Die Erfindung bezieht sich auf ein dreidimensionales (3D) Halbleiterbauelement mit Stapelstrukturbereichen, in denen Gate- und Isolationsmuster gestapelt sind, insbesondere auf ein 3D-Halbleiterspeicherbauelement.The invention relates to a three-dimensional (3D) semiconductor device having stacked structure regions in which gate and isolation patterns are stacked, in particular to a 3D semiconductor memory device.
Halbleiterbauelemente sind aufgrund ihrer geringen Abmessung, ihren Multifunktionsfähigkeiten und/oder niedrigen Herstellungskosten attraktiv für die Elektronikindustrie. Zum Beispiel haben Hochleistungshalbleiterbauelemente und/oder kostengünstige Halbleiterbauelemente mit der Entwicklung der Elektronikindustrie eine erhöhte Nachfrage erfahren. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, wurden Halbleiterbauelemente höher integriert. Insbesondere wurde die Integrationsdichte von Halbleiterspeicherbauelementen erhöht, um mehr logische Daten zu speichern.Semiconductor devices are attractive to the electronics industry because of their small size, multifunction capabilities, and / or low manufacturing cost. For example, high performance semiconductor devices and / or low cost semiconductor devices have experienced increased demand with the development of the electronics industry. To meet these requirements, semiconductor devices have become more integrated. In particular, the integration density of semiconductor memory devices has been increased to store more logical data.
Ein planares Gebiet, das von einer Einheitsspeicherzelle belegt ist, beeinflusst direkt die Integrationsdichte von zweidimensionalen (2D) Halbleiterspeicherbauelementen, bei denen die Speicherzellen zweidimensional auf dem planaren Gebiet angeordnet sind, typischerweise einer Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats. Mit anderen Worten ist die Integrationsdichte der 2D-Halbleiterspeicherbauelemente durch eine minimale Elementabmessung beeinflusst, die mit einer Prozesstechnologie zum Bilden feiner Muster in Beziehung steht. Es kann jedoch Beschränkungen beim Verbessern der Prozesstechnologie zum Bilden der feinen Muster geben. Außerdem sind kostenintensive Geräte oder Vorrichtungen zum Bilden der feinen Muster erforderlich. Somit sind die Fertigungskosten für hochintegrierte Halbleiterspeicherbauelemente relativ hoch.A planar area occupied by a unit memory cell directly affects the integration density of two-dimensional (2D) semiconductor memory devices in which the memory cells are two-dimensionally arranged on the planar area, typically a main surface of a semiconductor substrate. In other words, the integration density of the 2D semiconductor memory devices is affected by a minimum element size related to a process technology for forming fine patterns. However, there may be limitations in improving the process technology for forming the fine patterns. In addition, expensive devices or devices are required to form the fine patterns. Thus, the manufacturing costs for highly integrated semiconductor memory devices are relatively high.
Es wurden 3D-Halbleiterspeicherbauelemente vorgeschlagen, um einige der obigen Beschränkungen anzugehen. Die 3D-Halbleiterspeicherbauelemente beinhalten eine Mehrzahl von Speicherzellen, die dreidimensional angeordnet sind. Bei der Fertigung der 3D-Halbleiterspeicherbauelemente treten jedoch aufgrund struktureller Konfigurationen derselben verschiedene Probleme auf. Als ein Ergebnis können die Zuverlässigkeit und/oder die elektrischen Eigenschaften der 3D-Halbleiterspeicherbauelemente relativ schwach sein.3D semiconductor memory devices have been proposed to address some of the above limitations. The 3D semiconductor memory devices include a plurality of memory cells arranged three-dimensionally. However, in the fabrication of the 3D semiconductor memory devices, there are various problems due to structural configurations thereof. As a result, the reliability and / or the electrical properties of the 3D semiconductor memory devices may be relatively weak.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines 3D-Halbleiterbauelements, insbesondere eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements, zugrunde, das in der Lage ist, die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten der Bauelemente des Standes der Technik zu reduzieren oder zu vermeiden, und das insbesondere mit vergleichsweise hoher Zuverlässigkeit und/oder hoher Integrationsdichte realisiert werden kann.As a technical problem, the invention is based on the provision of a 3D semiconductor component, in particular of a 3D semiconductor memory component, which is able to reduce or avoid the above-mentioned difficulties of the components of the prior art, and in particular with comparatively high reliability and / or high integration density can be realized.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines 3D-Halbleiterbauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The invention solves this problem by providing a 3D semiconductor memory device having the features of claim 1 and a 3D semiconductor device having the features of claim 16. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben und sind in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, in denen:Advantageous embodiments of the invention will be described below and shown in the accompanying drawings, in which:
1A eine Draufsicht ist, die ein 3D-Halbleiterspeicherbauelement darstellt, 1A is a plan view illustrating a 3D semiconductor memory device,
1B eine vergrößerte Ansicht ist, die einen Teil von 1A darstellt, 1B an enlarged view that is part of 1A is,
1C eine zusammengesetzte Querschnittansicht entlang Linien I-I' und II-II' von 1A ist, 1C a composite cross-sectional view along lines II 'and II-II' of 1A is
2A eine zusammengesetzte Querschnittansicht entlang Linien I-I' und II-II' von 1A ist, um ein weiteres 3D-Halbleiterspeicherbauelement darzustellen, 2A a composite cross-sectional view along lines II 'and II-II' of 1A is to represent another 3D semiconductor memory device,
2B eine vergrößerte Ansicht ist, die einen Teil 'A' von 2A darstellt, 2 B is an enlarged view showing a part 'A' of 2A is,
3A eine Draufsicht ist, die ein weiteres 3D-Haibleiterspeicherbauelement darstellt, 3A is a plan view illustrating another 3D semiconductor memory device,
3B eine vergrößerte Ansicht ist, die einen Teil von 3A darstellt, 3B an enlarged view that is part of 3A is,
4A eine Draufsicht ist, die ein weiteres 3D-Halbleiterspeicherbauelement darstellt, 4A is a plan view illustrating another 3D semiconductor memory device,
4B eine zusammengesetzte Querschnittansicht entlang Linien III-III' und IV-IV' von 4A ist, 4B a composite cross-sectional view along lines III-III 'and IV-IV' of 4A is
5A bis 5F zusammengesetzte Querschnittansichten entlang Linien I-I' und II-II' von 1A sind, die ein Verfahren zur Herstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements darstellen, 5A to 5F composite cross-sectional views along lines II 'and II-II' of 1A which illustrate a method for manufacturing a 3D semiconductor memory device,
6A und 6B zusammengesetzte Querschnittansichten entlang Linien I-I' und II-II' von 1A sind, die ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements darstellen, 6A and 6B composite cross-sectional views along lines II 'and II-II' of 1A are another method for manufacturing a 3D semiconductor memory device,
7 eine zusammengesetzte Querschnittansicht entlang Linien III-III' und IV-IV' von 4A ist, die ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements darstellt, 7 a composite cross-sectional view along lines III-III 'and IV-IV' of 4A which is another method of manufacturing a 3D semiconductor memory device,
8A eine Draufsicht ist, die ein weiteres 3D-Halbleiterspeicherbauelement darstellt, 8A is a plan view illustrating another 3D semiconductor memory device,
8B eine zusammengesetzte Querschnittansicht entlang Linien I-I' und I-II' von 8A ist, 8B a composite cross-sectional view taken along lines II 'and I-II' of 8A is
8C eine Querschnittansicht entlang einer Linie III-III' von 8A ist, 8C a cross-sectional view along a line III-III 'of 8A is
8D eine Draufsicht ist, die Bitleitungen und eine Verbindungsleitung zu dem 3D-Halbleiterspeicherbauelement von 8A hinzufügt, 8D is a plan view, the bit lines and a connection line to the 3D semiconductor memory device of 8A adds
9 eine zusammengesetzte Querschnittansicht entlang Linien I-I' und II-II' von 8A ist, die ein weiteres 3D-Halbleiterspeicherbauelement darstellt, 9 a composite cross-sectional view along lines II 'and II-II' of 8A which is another 3D semiconductor memory device,
10A bis 17A zusammengesetzte Querschnittansichten entlang Linien I-I' und II-II' von 8A sind, die ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements darstellen, 10A to 17A composite cross-sectional views along lines II 'and II-II' of 8A are another method for manufacturing a 3D semiconductor memory device,
10B bis 17B Querschnittansichten entlang Linien III-III' von 8A sind, die das Verfahren zur Herstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements gemäß den 10A bis 17A darstellen, 10B to 17B Cross-sectional views along lines III-III 'of 8A are the method for producing a 3D semiconductor memory device according to the 10A to 17A represent
18A bis 18C zusammengesetzte Querschnittansichten entlang Linien I-I' und II-II' von 8A sind, die ein Verfahren zur Herstellung des 3D-Halbleiterspeicherbauelements von 9 darstellen, 18A to 18C composite cross-sectional views along lines II 'and II-II' of 8A which are a method of manufacturing the 3D semiconductor memory device of 9 represent
19 ein schematisches Blockdiagramm ist, das ein elektronisches System mit einem 3D-Halbleiterspeicherbauelement darstellt, und 19 is a schematic block diagram illustrating an electronic system with a 3D semiconductor memory device, and
20 ein schematisches Blockdiagramm ist, das eine Speicherkarte mit einem 3D-Halbleiterspeicherbauelement darstellt. 20 is a schematic block diagram illustrating a memory card with a 3D semiconductor memory device.
Nachstehend sind beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen können die Abmessungen und relativen Abmessungen von Schichten und Bereichen zwecks Klarheit übertrieben dargestellt sein. Abweichungen von den Formen der Darstellungen, zum Beispiel als ein Ergebnis von Herstellungstechniken und/oder -toleranzen, sind zu erwarten. Somit sind beispielhafte Ausführungsformen nicht als beschränkt auf die speziellen Formen von Bereichen gedacht, die hierin dargestellt sind, sondern beinhalten Abweichungen der Formen, die zum Beispiel aus der Herstellung resultieren. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich überall auf gleiche Elemente. Es versteht sich, dass wenn ein Element als ”gekoppelt” mit, ”verbunden” mit oder ”reagierend” auf oder ”auf” einem anderen Element bezeichnet wird, dieses direkt gekoppelt mit, verbunden mit oder reagierend auf oder auf dem anderen Element sein kann oder auch zwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind keine zwischenliegenden Elemente vorhanden, wenn ein Element als ”direkt gekoppelt” mit, ”direkt verbunden” mit oder ”direkt reagierend” auf oder ”direkt auf” einem anderen Element bezeichnet wird.Hereinafter, exemplary embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the dimensions and relative dimensions of layers and regions may be exaggerated for clarity. Deviations from the forms of the representations, for example as a result of manufacturing techniques and / or tolerances, are expected. Thus, exemplary embodiments are not intended to be limited to the specific shapes of regions illustrated herein, but include variations in shapes that result, for example, from manufacturing. Like reference numerals refer to like elements throughout. It will be understood that when an element is referred to as being "coupled" to, "connected to" or "responsive" to or "on" another element, it may be directly coupled to, connected to, or responsive to or on the other element or intervening elements may be present. In contrast, there are no intervening elements when an element is referred to as being "directly coupled" to, "directly connected to" or "directly responsive" to, or "directly to" another element.
1A stellt ein 3D-Halbleiterspeicherbauelement gemäß der Erfindung dar. 1B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil von 1A darstellt, und 1C ist eine zusammengesetzte Querschnittansicht entlang Linien I-I' und II-II' von 1A. Bezugnehmend auf die 1A und 1C ist eine Mehrzahl von Stapelstrukturen 170 auf einem Halbleitersubstrat, d. h. einem Substrat 100, angeordnet. Die mehreren Stapelstrukturen 170 können sich im Wesentlichen parallel zueinander in einer ersten Richtung erstrecken, wie in 1A dargestellt. Die erste Richtung kann im Wesentlichen parallel zu einer Oberseite des Substrats 100 und zu einer Richtung einer x-Achse in 1A sein. Das Substrat 100 kann mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sein. 1A illustrates a 3D semiconductor memory device according to the invention. 1B is an enlarged view that is part of 1A represents, and 1C is an assembled cross-sectional view along lines II 'and II-II' of 1A , Referring to the 1A and 1C is a plurality of stack structures 170 on a semiconductor substrate, ie a substrate 100 arranged. The multiple stack structures 170 may extend substantially parallel to one another in a first direction, as in FIG 1A shown. The first direction may be substantially parallel to an upper surface of the substrate 100 and to a direction of an x-axis in 1A be. The substrate 100 may be doped with dopants of a first conductivity type.
Jede der Stapelstrukturen 170 beinhaltet Gatemuster GSG, CG und SSG und Isolationsmuster 110a, die alternierend und wiederholt gestapelt sind. Die Gatemuster GSG, CG und SSG in jeder der Stapelstrukturen 170 beinhalten wenigstens ein Masseauswahlgatemuster GSG, eine Mehrzahl von Zellengatemustern CG, die sequentiell auf dem Masseauswahlgatemuster GSG gestapelt sind, und wenigstens ein Stringauswahlgatemuster SSG, das auf einem obersten Zellengatemuster CG von der Mehrzahl von Zellengatemustern CG gestapelt ist. Gemäß entsprechenden Ausführungsformen ist eine Mehrzahl von Masseauswahlgatemustern GSG zwischen einem unteren Zellengatemuster CG von der Mehrzahl von Zellengatemustern CG und dem Substrat 100 gestapelt. Außerdem ist eine Mehrzahl von Stringauswahlgatemustern SSG auf dem obersten Zellengatemuster CG gestapelt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann in alternativen Ausführungsformen jede der Stapelstrukturen 170 ein einzelnes Masseauswahlgatemuster GSG und ein einzelnes Stringauswahlgatemuster SSG beinhalten.Each of the stack structures 170 includes gate patterns GSG, CG and SSG and isolation patterns 110a which are stacked alternately and repeatedly. The gate patterns GSG, CG and SSG in each of the stack structures 170 include at least one ground selection gate pattern GSG, a plurality of cell gate patterns CG sequentially stacked on the ground selection gate pattern GSG, and at least one string selection gate pattern SSG stacked on a top cell gate pattern CG of the plurality of cell gate patterns CG. According to respective embodiments, a plurality of mass selection gate patterns GSG are interposed between a lower cell gate pattern CG of the plurality of cell gate patterns CG and the substrate 100 stacked. In addition, a plurality of string selection gate patterns SSG are stacked on the top cell gate pattern CG. However, the invention is not limited to the embodiments described above. For example, in alternative embodiments, each of the stack structures 170 include a single ground select gate pattern GSG and a single string select gate pattern SSG.
Bezugnehmend auf 1C können einzelne der Isolationsmuster 110a in jeder der Stapelstrukturen 170 eine geeignete Dicke aufweisen, um Eigenschaften von 3D-Halbleiterspeicherbauelementen gemäß der Erfindung zu verbessern/optimieren und/oder einzustellen. Zum Beispiel kann das Isolationsmuster 110a zwischen dem untersten Zellengatemuster CG und dem Masseauswahlgatemuster GSG darunter dicker als das Isolationsmuster 110a zwischen den mehreren Zellengatemustern CG sein. In ähnlicher Weise kann das Isolationsmuster 110a zwischen dem obersten Zellengatemuster CG und dem Stringauswahlgatemuster SSG darauf auch dicker als das Isolationsmuster 110a zwischen den mehreren Zellengatemustern CG sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Mit anderen Worten kann die Dicke der Isolationsmuster 110a in verschiedenen Formen ausgeführt sein.Referring to 1C can individual the isolation pattern 110a in each of the stack structures 170 have a suitable thickness to improve / optimize and / or adjust properties of 3D semiconductor memory devices according to the invention. For example, the isolation pattern 110a between the lowest cell gate pattern CG and the ground selection gate pattern GSG thereunder thicker than the isolation pattern 110a between the multiple cell pattern patterns CG. Similarly, the isolation pattern 110a between the uppermost cell grid pattern CG and the string selection gate pattern SSG thereon, also thicker than the isolation pattern 110a between the multiple cell pattern patterns CG. However, the invention is not limited to the above embodiments. In other words, the thickness of the insulation pattern 110a be executed in various forms.
Jedes der Isolationsmuster 110a kann eine Oxidschicht beinhalten. Die entsprechenden Gatemuster GSG, CG oder SSG können eine Schicht aus leitfähigem Material beinhalten. Zum Beispiel kann jedes der entsprechenden Gatemuster GSG, CG und SSG wenigstens ein Element aus der Menge beinhalten, die einen dotierten Halbleiter (z. B. eine dotierte Siliciumschicht oder dergleichen), eine Metallschicht (z. B. eine Wolframschicht, eine Kupferschicht, eine Aluminiumschicht oder dergleichen), eine leitfähige Metallnitridschicht (z. B. eine Titannitridschicht, eine Tantalnitridschicht oder dergleichen) und eine Übergangsmetallschicht (z. B. eine Titanschicht, eine Tantalschicht oder dergleichen) umfasst.Each of the isolation patterns 110a may include an oxide layer. The corresponding gate patterns GSG, CG or SSG may include a layer of conductive material. For example, each of the respective gate patterns GSG, CG, and SSG may include at least one element of the amount comprising a doped semiconductor (eg, a doped silicon layer or the like), a metal layer (eg, a tungsten layer, a copper layer, a Aluminum layer or the like), a conductive metal nitride layer (eg, a titanium nitride layer, a tantalum nitride layer, or the like), and a transition metal layer (eg, a titanium layer, a tantalum layer, or the like).
Weiterhin bezugnehmend auf die 1A bis 1C durchdringt eine Mehrzahl von vertikalen aktiven Mustern 130 jede der Stapelstrukturen 170. Jedes der vertikalen aktiven Muster 130 ist mit dem Substrat 100 in Kontakt. Bezugnehmend auf 1C beinhaltet jedes der vertikalen aktiven Muster 130 in entsprechenden Ausführungsformen ein vertikales Halbleitermuster 120, das eine Röhrenform oder eine Makaroni-Form aufweist. Demgemäß weist jedes der vertikalen aktiven Muster 130 einen leeren Zwischenraum darin auf. Der leere Zwischenraum in jedem der vertikalen aktiven Muster 130 ist mit einem dielektrischen Füllmuster 125 gefüllt. Jedes der vertikalen aktiven Muster 130 beinhaltet des Weiteren ein Abdeckhalbleitermuster 127, das auf dem vertikalen Halbleitermuster 120 und auf dem dielektrischen Füllmuster 125 angeordnet ist. Die vertikalen Halbleitermuster 120 und die Abdeckhalbleitermuster 127 können das gleiche Halbleiterelement wie das Substrat 100 beinhalten. Wenn zum Beispiel das Substrat 100 ein Siliciumsubstrat ist, können die vertikalen Halbleitermuster 120 und die Abdeckhalbleitermuster 127 Silicium beinhalten. Die vertikalen Halbleitermuster 120 können mit Dotierstoffen mit der gleichen Leitfähigkeit wie das Substrat 100 dotiert sein. Alternativ können die vertikalen Halbleitermuster 120 aus einer undotierten Halbleiterschicht gebildet sein. Ein Drainbereich kann in wenigstens einem Teil von jedem der Abdeckhalbleitermuster 127 ausgebildet sein. Der Drainbereich kann mit Dotierstoffen eines zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert sein (z. B. einem Typ, der sich von den Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps unterscheidet, die das Substrat 100 dotieren).Still referring to the 1A to 1C Penetrates a plurality of vertical active patterns 130 each of the stack structures 170 , Each of the vertical active patterns 130 is with the substrate 100 in contact. Referring to 1C includes each of the vertical active patterns 130 in corresponding embodiments, a vertical semiconductor pattern 120 which has a tubular shape or a macaroni shape. Accordingly, each of the vertical active patterns 130 an empty space in it. The empty space in each of the vertical active patterns 130 is with a dielectric filling pattern 125 filled. Each of the vertical active patterns 130 further includes a capping semiconductor pattern 127 standing on the vertical semiconductor pattern 120 and on the dielectric fill pattern 125 is arranged. The vertical semiconductor patterns 120 and the cap semiconductor patterns 127 may be the same semiconductor element as the substrate 100 include. If, for example, the substrate 100 is a silicon substrate, the vertical semiconductor patterns 120 and the cap semiconductor patterns 127 Silicon include. The vertical semiconductor patterns 120 can use dopants with the same conductivity as the substrate 100 be doped. Alternatively, the vertical semiconductor patterns 120 be formed of an undoped semiconductor layer. A drain region may be formed in at least a part of each of the cap semiconductor patterns 127 be educated. The drain region may be doped with dopants of a second conductivity type (eg, a type different from the dopants of the first conductivity type that comprise the substrate 100 dope).
Eine dielektrische Mehrfachschicht 160 ist zwischen einem der vertikalen aktiven Muster 130 und einem der entsprechenden Gatemuster GSG, CG oder SSG angeordnet. Die dielektrische Mehrfachschicht 160 kann eine dielektrische Tunnelschicht, eine Ladungsspeicherschicht und eine dielektrische Blockierschicht beinhalten. Die dielektrische Tunnelschicht ist benachbart (z. B. direkt benachbart) zu einer Seitenwand des entsprechenden vertikalen aktiven Musters 130, und die dielektrische Blockierschicht kann benachbart (z. B. direkt benachbart) zu dem entsprechenden der Gatemuster GSG, CG und SSG sein. Die Ladungsspeicherschicht ist zwischen der dielektrischen Tunnelschicht und der dielektrischen Blockierschicht angeordnet. Die dielektrische Tunnelschicht kann ein Oxidmaterial und/oder ein Oxynitridmaterial beinhalten. Die dielektrische Blockierschicht kann eine dielektrische Schicht mit hohem k (z. B. eine Metalloxidschicht wie eine Hafniumoxidschicht und/oder eine Aluminiumoxidschicht) mit einer Dielektrizitätskonstanten beinhalten, die höher als jene der dielektrischen Tunnelschicht ist. Außerdem kann die dielektrische Blockierschicht des Weiteren eine dielektrische Barrierenschicht mit einer Energiebandlücke beinhalten, die größer als jene der dielektrischen Schicht mit hohem k ist. Die dielektrische Barrierenschicht ist zwischen der dielektrischen Schicht mit hohem k und der Ladungsspeicherschicht angeordnet. Die Ladungsspeicherschicht beinhaltet ein dielektrisches Material mit Einfangstellen, die zum Speichern von Ladungen in der Lage sind. Zum Beispiel kann die Ladungsspeicherschicht eine Oxidschicht und/oder eine Metalloxidschicht beinhalten. Wenn sich die dielektrische Mehrfachschicht 160 zwischen den Zellengatemustern CG und den vertikalen aktiven Mustern 130 befindet, dann kann sie als eine dielektrische Auswahltransistorgateschicht verwendet werden. Wenigstens ein Teil der dielektrischen Mehrfachschicht 160 kann sich lateral erstrecken, um eine Unterseite und eine Oberseite von jedem der Gatemuster GSG, CG und SSG zu bedecken. In entsprechenden Ausführungsformen erstreckt sich jede der dielektrischen Tunnelschicht, der Ladungsspeicherschicht und der dielektrischen Blockierschicht lateral in der dielektrischen Mehrfachschicht 160, um eine Unterseite und eine Oberseite von jedem der Gatemuster GSG, CG und SSG zu bedecken, wie durch die dielektrische Mehrfachschicht 160 in 1C dargestellt.A dielectric multilayer 160 is between one of the vertical active patterns 130 and one of the corresponding gate patterns GSG, CG or SSG. The dielectric multilayer 160 may include a tunnel dielectric layer, a charge storage layer, and a dielectric blocking layer. The tunnel dielectric layer is adjacent (eg, directly adjacent) to a sidewall of the corresponding vertical active pattern 130 and the dielectric blocking layer may be adjacent (eg, directly adjacent) to the corresponding one of the gate patterns GSG, CG, and SSG. The charge storage layer is disposed between the tunnel dielectric layer and the dielectric blocking layer. The tunnel dielectric layer may include an oxide material and / or an oxynitride material. The dielectric blocking layer may include a high-k dielectric layer (eg, a metal oxide layer such as a hafnium oxide layer and / or an aluminum oxide layer) having a dielectric constant higher than that of the tunnel dielectric layer. In addition, the dielectric blocking layer may further include a dielectric barrier layer having an energy bandgap larger than that of the high-k dielectric layer. The dielectric barrier layer is disposed between the high-k dielectric layer and the charge storage layer. The charge storage layer includes a dielectric material having trapping sites capable of storing charges. For example, the charge storage layer may include an oxide layer and / or a metal oxide layer. When the dielectric multilayer 160 between the cell pattern CG and the vertical active patterns 130 can then be used as a dielectric select gate layer. At least part of the dielectric multilayer 160 may extend laterally to cover a bottom and a top of each of the gate patterns GSG, CG and SSG. In respective embodiments, each of the tunneling dielectric layer, the charge storage layer, and the dielectric blocking layer extends laterally in the dielectric multi-layer 160 to cover a bottom and a top of each of the gate patterns GSG, CG, and SSG, as through the dielectric multi-layer 160 in 1C shown.
Jedes der vertikalen aktiven Muster 130 kann einen einzelnen vertikalen Zellenstring bilden. Der vertikale Zellenstring kann eine Mehrzahl von Zellentransistoren beinhalten, die sequentiell gestapelt und elektrisch seriell verbunden sind. In entsprechenden Ausführungsformen beinhaltet der vertikale Zellenstring wenigstens einen Masseauswahltransistor, eine Mehrzahl von Zellentransistoren und wenigstens einen Stringauswahltransistor, die sequentiell gestapelt sind. Der Masseauswahltransistor, die Mehrzahl von Zellentransistoren und der Stringauswahltransistor sind elektrisch seriell verbunden. In jedem der vertikalen Zellenstrings können die Zellentransistoren an Kreuzungspunkten des vertikalen aktiven Musters 130 und der Zellengatemuster CG definiert sein. Des Weiteren können die Masseauswahltransistoren an Kreuzungspunkten des vertikalen aktiven Musters 130 und der Masseauswahlgatemuster GSG definiert sein, und die Stringauswahltransistoren können an Kreuzungspunkten des vertikalen aktiven Musters 130 und der Stringauswahlgatemuster SSG definiert sein. Jeder der Masseauswahltransistoren, der Zellentransistoren und der Stringauswahltransistoren in dem vertikalen Zellenstring beinhaltet einen vertikalen Kanalbereich, der an einer Seitenwand des vertikalen aktiven Musters 130 definiert ist. Der Masseauswahltransistor mit dem untersten Masseauswahlgatemuster GSG beinhaltet des Weiteren einen horizontalen Kanalbereich, der in dem Substrat 100 unter dem untersten Masseauswahlgatemuster GSG definiert ist.Each of the vertical active patterns 130 can make a single vertical cell string. The vertical cell string may include a plurality of cell transistors sequentially stacked and electrically connected in series. In respective embodiments, the vertical cell string includes at least one ground select transistor, a plurality of cell transistors, and at least one string select transistor sequentially stacked. The mass selection transistor, the A plurality of cell transistors and the string selection transistor are electrically connected in series. In each of the vertical cell strings, the cell transistors may be at crossing points of the vertical active pattern 130 and the cell gate pattern CG be defined. Furthermore, the ground select transistors may be at intersections of the vertical active pattern 130 and the ground select gate pattern GSG, and the string select transistors may be at intersections of the vertical active pattern 130 and the string selection gate pattern SSG. Each of the ground select transistors, the cell transistors, and the string select transistors in the vertical cell string includes a vertical channel region disposed on a sidewall of the vertical active pattern 130 is defined. The ground selection transistor having the lowest ground select gate pattern GSG further includes a horizontal channel region formed in the substrate 100 is defined below the lowest mass selection gate pattern GSG.
Bezugnehmend auf 1C ist eine Mehrzahl von dielektrischen Puffermustern 103a zwischen den Stapelstrukturen 170 und dem Substrat 100 angeordnet Die dielektrischen Puffermuster 103a grenzen an gegenüberliegende Seitenwände der vertikalen aktiven Muster 130 an. Derart können die vertikalen aktiven Muster 130 zwischen benachbarten der dielektrischen Puffermuster 103a in Richtung des Substrats 100 vorragen bzw. sich erstrecken. Mit anderen Worten können die dielektrischen Puffermuster 103a Teile des Substrats 100 kontaktieren, und die vertikalen aktiven Muster 130 können weitere (z. B. angrenzende) Teile des Substrats 100 kontaktieren. Jedes der dielektrischen Puffermuster 103a kann ein Oxidmaterial beinhalten. Weiterhin bezugnehmend auf 1C ist ein dielektrisches Abdeckmuster 135 auf jeder der Stapelstrukturen 170 und auf dem vertikalen aktiven Muster 130 angeordnet, das dieselben durchdringt. Gegenüberliegende Seitenwände des dielektrischen Abdeckmusters 135 können vertikal selbstjustiert zu gegenüberliegenden Seitenwänden der Stapelstruktur 170 darunter sein. Jedes der dielektrischen Abdeckmuster 135 kann ein Oxidmaterial, ein Nitridmaterial und/oder ein Oxynitridmaterial beinhalten.Referring to 1C is a plurality of dielectric buffer patterns 103a between the stack structures 170 and the substrate 100 arranged the dielectric buffer pattern 103a borders on opposite sidewalls of the vertical active patterns 130 at. That way, the vertical active patterns 130 between adjacent ones of the dielectric buffer patterns 103a in the direction of the substrate 100 protrude or extend. In other words, the dielectric buffer patterns 103a Parts of the substrate 100 contact, and the vertical active pattern 130 may be other (eg adjacent) parts of the substrate 100 to contact. Each of the dielectric buffer patterns 103a may include an oxide material. Further referring to 1C is a dielectric cover pattern 135 on each of the stack structures 170 and on the vertical active pattern 130 arranged, which penetrates the same. Opposite side walls of the dielectric cover pattern 135 can be vertically self-aligned to opposite side walls of the stack structure 170 be under it. Each of the dielectric cover patterns 135 may include an oxide material, a nitride material and / or an oxynitride material.
Weiterhin bezugnehmend auf die 1A bis 1C ist ein gemeinsamer Sourcebereich 150 in dem Substrat 100 zwischen angrenzenden der Stapelstrukturen 170 ausgebildet. Verschiedene gemeinsame Sourcebereiche 150 können in dem Substrat 100 angrenzend an verschiedene Seiten von jeder der Stapelstrukturen 170 angeordnet sein. Die gemeinsamen Sourcebereiche 150 erstrecken sich in der ersten Richtung und sind in einer zweiten Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist, voneinander beabstandet. Die zweite Richtung kann im Wesentlichen parallel zu der Oberseite des Substrats 100 sein und kann einer Richtung einer y-Achse von 1A entsprechen. Die Stapelstrukturen 170 und die gemeinsamen Sourcebereiche 150 können alternierend und wiederholt in der zweiten Richtung angeordnet sein. Die gemeinsamen Sourcebereiche 150 können mit Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert sein. Mit anderen Worten können die gemeinsamen Sourcebereiche 150 mit Dotierstoffen dotiert sein, die einen von dem Substrat 100 verschiedenen Leitfähigkeitstyp und den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Drainbereiche aufweisen.Still referring to the 1A to 1C is a common source area 150 in the substrate 100 between adjacent ones of the stack structures 170 educated. Different common source areas 150 can in the substrate 100 adjacent to different sides of each of the stack structures 170 be arranged. The common source areas 150 extend in the first direction and are spaced apart in a second direction that is substantially perpendicular to the first direction. The second direction may be substantially parallel to the top of the substrate 100 and can be a direction of a y-axis of 1A correspond. The stack structures 170 and the common source areas 150 may be arranged alternately and repeatedly in the second direction. The common source areas 150 may be doped with dopants of the second conductivity type. In other words, the common source areas 150 doped with dopants, one from the substrate 100 have different conductivity type and the same conductivity type as the drain regions.
Bezugnehmend auf 1C sind Zwischenräume zwischen angrenzenden der Stapelstrukturen 170 mit Isolationsmustern 177 gefüllt. Mit anderen Worten sind die Isolationsmuster 177 auf jedem der gemeinsamen Sourcebereiche 150 angeordnet. Oberseiten der Isolationsmuster 177 können im Wesentlichen koplanar mit Oberseiten der dielektrischen Abdeckmuster 135 sein. Die Isolationsmuster 177 können ein Oxidmaterial, ein Nitridmaterial und/oder ein Oxynitridmaterial beinhalten.Referring to 1C are spaces between adjacent ones of the stack structures 170 with insulation patterns 177 filled. In other words, the isolation patterns 177 on each of the common source areas 150 arranged. Tops of the insulation patterns 177 can be substantially coplanar with tops of the dielectric cover patterns 135 be. The isolation pattern 177 may include an oxide material, a nitride material and / or an oxynitride material.
Weiterhin bezugnehmend auf die 1A bis 1C durchdringen Verbindungskontaktstifte (”strapping contact plugs”) 180 die Isolationsmuster 177, um mit den gemeinsamen Sourcebereichen 150 elektrisch verbunden zu sein. Wenigstens eine Stapelstruktur 170 von einem Paar der Stapelstrukturen 170 angrenzend an gegenüberliegende Seitenwände der Verbindungskontaktstifte 180 kann bei Betrachtung in einer Draufsicht einen ersten Bereich 168a und einen zweiten Bereich 168b mit einer Breite W2 beinhalten, die geringer als eine Breite W1 des ersten Bereichs ist. 1B stellt eine entsprechende der Stapelstrukturen 170 von 1A und den gemeinsamen Sourcebereich 150 angrenzend an die Stapelstruktur 170 dar.Still referring to the 1A to 1C penetrate connection contact pins ("strapping contact plugs") 180 the isolation patterns 177 to connect to the common source areas 150 to be electrically connected. At least one stack structure 170 from a pair of stack structures 170 adjacent to opposite side walls of the connection pins 180 may, when viewed in a plan view, a first area 168a and a second area 168b with a width W2 that is smaller than a width W1 of the first area. 1B represents a corresponding one of the stack structures 170 from 1A and the common source area 150 adjacent to the stack structure 170 represents.
Bezugnehmend auf die 1A und 1B erstreckt sich die Mehrzahl von Stapelstrukturen 170 parallel zu der ersten Richtung. Des Weiteren ist die Mehrzahl von Stapelstrukturen 170 in der zweiten Richtung mit einem gleichmäßigen Rastermaß angeordnet. Bezugnehmend auf 1B beinhaltet die Stapelstruktur 170 den ersten Bereich 168a und den zweiten Bereich 168b. Der erste und der zweite Bereich 168a und 168b sind in der ersten Richtung angeordnet und weisen Breiten W1, W2 in der zweiten Richtung auf. Der zweite Bereich 168b weist eine Breite W2 auf, die geringer als die Breite W1 des ersten Bereichs 168a ist. Die erste Breite W1 des ersten Bereichs 168a kann über den gesamten Bereich desselben hinweg einen im Wesentlichen gleichmäßigen Wert aufweisen. Im Gegensatz dazu variiert die Breite des zweiten Bereichs 168b gemäß Positionen in der ersten Richtung. Eine minimale Breite des zweiten Bereichs 168b ist als eine zweite Breite W2 definiert. In entsprechenden Ausführungsformen entspricht die zweite Breite W2 des zweiten Bereichs 168b einer Breite eines im Wesentlichen mittigen Teils des zweiten Bereichs 168b in der ersten Richtung.Referring to the 1A and 1B the plurality of stack structures extends 170 parallel to the first direction. Furthermore, the plurality of stack structures 170 arranged in the second direction with a uniform pitch. Referring to 1B includes the stack structure 170 the first area 168a and the second area 168b , The first and the second area 168a and 168b are arranged in the first direction and have widths W1, W2 in the second direction. The second area 168b has a width W2 that is less than the width W1 of the first area 168a is. The first width W1 of the first area 168a may have a substantially uniform value over the entire area thereof. In contrast, the width of the second area varies 168b according to positions in the first direction. A minimum width of the second area 168b is defined as a second width W2. In corresponding embodiments, the second width corresponds to W2 of the second range 168b a width of a substantially central part of the second area 168b in the first direction.
Wie in 1B dargestellt, erstreckt sich der erste Bereich 168a der Stapelstruktur 170 in der ersten Richtung und weist gegenüberliegende erste und zweite Seitenwände 172a und 172b auf. In ähnlicher Weise weist der zweite Bereich 168b der Stapelstruktur 170 gegenüberliegende erste und zweite Seitenwände 173a und 173b auf. Die erste und die zweite Seitenwand 172a und 172b des ersten Bereichs 168a sind mit der ersten Seitenwand 173a beziehungsweise der zweiten Seitenwand 173b des zweiten Bereichs 168b verbunden. Bei Betrachtung in einer Draufsicht weist die erste Seitenwand 173a des zweiten Bereichs 168b eine im Wesentlichen konkave Gestalt und eine im Wesentlichen abgerundete Gestalt auf. Mit anderen Worten ist die erste Seitenwand 173a des zweiten Bereichs 168b in Richtung der zweiten Seitenwand 173b des zweiten Bereichs 168b vertieft. In entsprechenden Ausführungsformen können die zweite Seitenwand 173b des zweiten Bereichs 168b und die zweite Seitenwand 172b des ersten Bereichs 168a zusammen eine einzelne flache Seitenwand bilden, die sich in der ersten Richtung erstreckt.As in 1B shown, the first area extends 168a the stack structure 170 in the first direction and has opposite first and second side walls 172a and 172b on. Similarly, the second area 168b the stack structure 170 opposite first and second side walls 173a and 173b on. The first and the second side wall 172a and 172b of the first area 168a are with the first sidewall 173a or the second side wall 173b of the second area 168b connected. When viewed in a plan view, the first side wall 173a of the second area 168b a substantially concave shape and a substantially rounded shape. In other words, the first sidewall 173a of the second area 168b towards the second side wall 173b of the second area 168b deepened. In corresponding embodiments, the second side wall 173b of the second area 168b and the second side wall 172b of the first area 168a together form a single flat sidewall extending in the first direction.
Wie in 1B des Weiteren dargestellt, beinhaltet der gemeinsame Sourcebereich 150 angrenzend an die Stapelstruktur 170 mit dem ersten und dem zweiten Bereich 168a und 168b einen Nichtkontaktflächen-Bereich (”non-landing”-Bereich) 148a und einen Kontaktflächenbereich (”landing”-Bereich) 148b. Der Nichtkontaktflächen-Bereich 148a befindet sich angrenzend an den ersten Bereich 168a der Stapelstruktur 170, und der Kontaktflächenbereich 148b befindet sich angrenzend an den zweiten Bereich 168b der Stapelstruktur 170. Der Verbindungskontaktstift 180 ist mit dem Kontaktflächenbereich 148b elektrisch verbunden. Der Kontaktflächenbereich 148b kann eine Breite, d. h. einen Abstand entlang der y-Achse, aufweisen, die größer als jene des Nichtkontaktflächen-Bereichs 148a ist. Wie der erste und der zweite Bereich 168a und 168b der Stapelstruktur 170 kann der Nichtkontaktflächen-Bereich 148a eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite S1 über den gesamten Bereich desselben hinweg aufweisen, und eine Breite des Kontaktflächenbereichs 148b kann gemäß einer Position in der ersten Richtung variieren. Der Kontaktflächenbereich 148b des gemeinsamen Sourcebereichs 150 beinhaltet aufgrund des zweiten Bereichs 168b der Stapelstruktur 170 einen Bereich mit einer maximalen Breite S2. Eine Summe der ersten Breite W1 des ersten Bereichs 168a und der Breite S1 des Nichtkontaktflächen-Bereichs 148a kann im Wesentlichen gleich einer Summe der zweiten Breite W2 des zweiten Bereichs 168b und der maximalen Breite S2 des Kontaktflächenbereichs 148b sein. In entsprechenden Ausführungsformen kontaktiert der Verbindungskontaktstift 180 direkt den Kontaktflächenbereich 148b. Alternativ sind Muster aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial auf Oberseiten der gemeinsamen Sourcebereiche 150 ausgebildet, und die Verbindungskontaktstifte 180 kontaktieren jeweilige der Muster aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial. Die Muster aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial sind unter den Isolationsmustern 177 angeordnet. In entsprechenden Ausführungsformen ist jedes der Muster aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial eine Metallsilicidschicht.As in 1B further illustrated, the common source area includes 150 adjacent to the stack structure 170 with the first and the second area 168a and 168b a non-landing area 148a and a landing area 148b , The non-contact area 148a is located adjacent to the first area 168a the stack structure 170 , and the contact surface area 148b is located adjacent to the second area 168b the stack structure 170 , The connection pin 180 is with the contact surface area 148b electrically connected. The contact surface area 148b may have a width, that is, a distance along the y-axis greater than that of the non-contact area 148a is. Like the first and the second area 168a and 168b the stack structure 170 may be the non-contact area area 148a have a substantially uniform width S1 over the entire area thereof, and a width of the contact surface area 148b may vary according to a position in the first direction. The contact surface area 148b of the common source area 150 includes due to the second area 168b the stack structure 170 an area with a maximum width S2. A sum of the first width W1 of the first area 168a and the width S1 of the non-contact area 148a may be substantially equal to a sum of the second width W2 of the second area 168b and the maximum width S2 of the pad area 148b be. In corresponding embodiments, the connection pin contacts 180 directly the contact surface area 148b , Alternatively, patterns of metal semiconductor interconnect material are on top of the common source regions 150 formed, and the connection pins 180 Contact respective patterns of metal semiconductor interconnect material. The patterns of metal semiconductor interconnect material are under the insulation patterns 177 arranged. In respective embodiments, each of the patterns of metal semiconductor interconnect material is a metal silicide layer.
Wiederum bezugnehmend auf die 1A und 1B weist jede der Mehrzahl von Stapelstrukturen 170 den ersten und den zweiten Bereich 168a und 168b auf, und jeder der gemeinsamen Sourcebereiche 150 beinhaltet den Nichtkontaktflächen-Bereich 148a und den Kontakfflächenbereich 148b. Die Verbindungskontaktstifte 180 durchdringen die Isolationsmuster 177 und sind mit jeweiligen der gemeinsamen Sourcebereiche 150 elektrisch verbunden. Die zweiten Bereiche 168b der Stapelstrukturen 170 und die Verbindungskontaktstifte 180 sind alternierend und wiederholt in der zweiten Richtung angeordnet.Referring again to the 1A and 1B has each of the plurality of stack structures 170 the first and the second area 168a and 168b on, and each of the common source areas 150 includes the non-contact area 148a and the contact area 148b , The connection pins 180 penetrate the insulation patterns 177 and are associated with respective ones of the common source regions 150 electrically connected. The second areas 168b the stack structures 170 and the connection pins 180 are alternately and repeatedly arranged in the second direction.
Bezugnehmend auf 1C ist eine dielektrische Zwischenschicht 183 auf den Verbindungskontaktstiften 180, den Isolationsmustern 177 und den vertikalen aktiven Mustern 130 angeordnet. Eine Mehrzahl von Bitleitungen 190a ist auf der dielektrischen Zwischenschicht 183 angeordnet. Die Bitleitungen 190a sind mit oberen Bereichen (z. B. Bereichen entfernter von dem Substrat 100) der vertikalen aktiven Muster 130 elektrisch verbunden. Außerdem ist eine Verbindungsleitung 190b auf der dielektrischen Zwischenschicht 183 angeordnet. Die Verbindungsleitung 190b ist mit Oberseiten der Verbindungskontaktstifte 180 elektrisch verbunden.Referring to 1C is a dielectric interlayer 183 on the connection pins 180 , the insulation patterns 177 and the vertical active patterns 130 arranged. A plurality of bit lines 190a is on the dielectric interlayer 183 arranged. The bitlines 190a are at upper areas (eg, areas farther from the substrate 100 ) of the vertical active patterns 130 electrically connected. There is also a connection line 190b on the dielectric interlayer 183 arranged. The connection line 190b is with tops of the connection pins 180 electrically connected.
In entsprechenden Ausführungsformen sind die Bitleitungen 190a und die Verbindungsleitung 190b auf im Wesentlichen dem gleichen Niveau von einer Oberseite des Substrats 100 positioniert, wie in 1C dargestellt. Die Bitleitungen 190a und die Verbindungsleitung 190b erstrecken sich in der zweiten Richtung, um im Wesentlichen parallel zueinander zu sein, wie in 1A dargestellt.In corresponding embodiments, the bitlines are 190a and the connection line 190b at substantially the same level from an upper side of the substrate 100 positioned as in 1C shown. The bitlines 190a and the connection line 190b extend in the second direction so as to be substantially parallel to each other, as in FIG 1A shown.
Jede der Bitleitungen 190a ist mit den vertikalen aktiven Mustern 130, die darunter angeordnet sind, über erste leitfähige Stifte 185a elektrisch verbunden. Die ersten leitfähigen Stifte 185a durchdringen die Bereiche der dielektrischen Zwischenschicht 183 und der dielektrischen Abdeckmuster 135, die zwischen den Bitleitungen 190a und den vertikalen aktiven Mustern 130 angeordnet sind. Die Verbindungsleitung 190b ist mit den Verbindungskontaktstiften 180 über zweite leitfähige Stifte 185b elektrisch verbunden. Die zweiten leitfähigen Stifte 185b durchdringen den Bereich der dielektrischen Zwischenschicht 183, der zwischen der Verbindungsleitung 190b und den Verbindungskontaktstiften 180 angeordnet ist. Der erste und der zweite leitfähige Stift 185a und 185b können wenigstens eine einer Metallschicht (z. B. einer Wolframschicht, einer Kupferschicht oder einer Aluminiumschicht), einer leitfähigen Metallnitridschicht (z. B. einer Titannitridschicht oder einer Tantalnitridschicht) und einer Übergangsmetallschicht (z. B. einer Titanschicht oder einer Tantalschicht) beinhalten. Die Bitleitungen 190a und die Verbindungsleitung 190b können wenigstens eine einer Metallschicht (z. B. einer Wolframschicht, einer Kupferschicht oder einer Aluminiumschicht), einer leitfähigen Metallnitridschicht (z. B. einer Titannitridschicht oder einer Tantalnitridschicht) und einer Übergangsmetallschicht (z. B. einer Titanschicht oder einer Tantalschicht) beinhalten.Each of the bit lines 190a is with the vertical active patterns 130 located below, via first conductive pins 185a electrically connected. The first conductive pins 185a penetrate the regions of the dielectric interlayer 183 and the dielectric cover pattern 135 that is between the bitlines 190a and the vertical active patterns 130 are arranged. The connection line 190b is with the connection pins 180 via second conductive pins 185b electrically connected. The second conductive pins 185b penetrate the region of the dielectric interlayer 183 that is between the connection line 190b and the connection pins 180 is arranged. The first and second conductive pins 185a and 185b For example, at least one of a metal layer (eg, a tungsten layer, a copper layer, or an aluminum layer), a conductive metal nitride layer (eg, a titanium nitride layer or a tantalum nitride layer), and a transition metal layer (eg, a titanium layer or a tantalum layer). The bitlines 190a and the connection line 190b For example, at least one of a metal layer (eg, a tungsten layer, a copper layer, or an aluminum layer), a conductive metal nitride layer (eg, a titanium nitride layer or a tantalum nitride layer), and a transition metal layer (eg, a titanium layer or a tantalum layer).
In entsprechenden Ausführungsformen entsprechen die vertikalen aktiven Muster 130, die unter der Verbindungsleitung 190b angeordnet sind, vertikalen aktiven Dummy-Mustern. Außerdem entsprechen die vertikalen aktiven Muster 130 angrenzend an beide Seitenwände der Verbindungsleitung 190b ebenfalls den vertikalen aktiven Dummy-Mustern. Die vertikalen aktiven Dummy-Muster bilden nicht die vertikalen Zellenstrings. Die ersten leitfähigen Stifte 185a brauchen nicht auf den vertikalen aktiven Dummy-Mustern ausgebildet sein. Dies dient zur Reduzierung/Verhinderung, dass die vertikalen aktiven Dummy-Muster als tatsächliche vertikale aktive Muster der vertikalen Zellen-Strings wirken. Die vertikalen aktiven Dummy-Muster brauchen nicht mit den Bitleitungen 190a elektrisch verbunden sein. Einige der vertikalen aktiven Dummy-Muster können die zweiten Bereiche 168b der Stapelstrukturen 170 durchdringen.In corresponding embodiments, the vertical active patterns correspond 130 under the connecting line 190b are arranged, vertical active dummy patterns. In addition, the vertical active patterns match 130 adjacent to both side walls of the connecting line 190b also the vertical active dummy patterns. The vertical active dummy patterns do not form the vertical cell strings. The first conductive pins 185a do not need to be formed on the vertical dummy active patterns. This serves to reduce / prevent the vertical active dummy patterns from acting as actual vertical active patterns of the vertical cell strings. The vertical dummy active patterns do not need the bitlines 190a be electrically connected. Some of the vertical active dummy patterns may be the second areas 168b the stack structures 170 penetrate.
Gemäß entsprechenden Ausführungsformen des 3D-Halbleiterspeicherbauelements sind die gemeinsamen Sourcebereiche 150 mit der Verbindungsleitung 190b über die jeweiligen Verbindungskontaktstifte 180 elektrisch verbunden. Als ein Ergebnis nimmt der elektrische Widerstand der gemeinsamen Sourcebereiche 150 ab, um die Zuverlässigkeit des 3D-Halbleiterspeicherbauelements zu verbessern. Des Weiteren beinhaltet jede der Stapelstrukturen 170 den ersten Bereich 168a und den zweiten Bereich 168b, der schmaler als der erste Bereich 168a ist. Somit weist jeder der gemeinsamen Sourcebereiche 150 genügend eines (z. B. verbesserten oder vergrößerten) planaren Gebiets auf, um den Verbindungskontaktstift 180 zu kontaktieren. Als ein Ergebnis ist es relativ leicht, den Verbindungskontaktstift 180 mit dem gemeinsamen Sourcebereich 150 bei einer Reduktion/Minimierung von Abständen zwischen den Stapelstrukturen 170 elektrisch zu verbinden. Wenngleich die Stapelstrukturen 170 so angeordnet sein können, dass sie ein im Wesentlichen gleichmäßiges Rastermaß P aufweisen, wie in 1A dargestellt, kann zum Beispiel die Breite S2 des Kontaktflächenbereichs 148b von einem der gemeinsamen Sourcebereiche 150 vergrößert/maximiert werden. Demgemäß können hochintegrierte 3D-Halbleiterspeicherbauelemente mit einem verbesserten/optimierten Layout-Schema bereitgestellt werden.According to corresponding embodiments of the 3D semiconductor memory device, the common source regions 150 with the connection line 190b over the respective connection pins 180 electrically connected. As a result, the electrical resistance of the common source regions decreases 150 to improve the reliability of the 3D semiconductor memory device. Furthermore, each of the stack structures includes 170 the first area 168a and the second area 168b which is narrower than the first area 168a is. Thus, each of the common source regions 150 enough of a (for example, enhanced or enlarged) planar area to the connecting pin 180 to contact. As a result, it is relatively easy to use the connection pin 180 with the common source area 150 at a reduction / minimization of distances between the stack structures 170 electrically connect. Although the stack structures 170 may be arranged to have a substantially uniform pitch P, as in FIG 1A can be, for example, the width S2 of the contact surface area 148b from one of the common source areas 150 enlarged / maximized. Accordingly, highly integrated 3D semiconductor memory devices having an improved / optimized layout scheme can be provided.
In entsprechenden Ausführungsformen des 3D-Halbleiterspeicherbauelements erstrecken sich alle Schichten, welche die dielektrische Mehrfachschicht 160 bilden, horizontal, um die Oberseiten und die Unterseiten der jeweiligen Gatemuster GSG, CG und SSG zu bedecken. Alternativ kann die dielektrische Mehrfachschicht 160 eine andere Konfiguration aufweisen.In corresponding embodiments of the 3D semiconductor memory device, all layers comprising the dielectric multilayer extend 160 form horizontally to cover the tops and bottoms of the respective gate patterns GSG, CG and SSG. Alternatively, the dielectric multilayer 160 have a different configuration.
Bezugnehmend auf die 2A und 2B, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigen, beinhaltet eine dielektrische Mehrfachschicht 260 zwischen vertikalen aktiven Mustern 230 und jeweiligen Gatemustern GSG, CG und SSG eine dielektrische Tunnelschicht, eine Ladungsspeicherschicht und eine dielektrische Blockierschicht. Die dielektrische Tunnelschicht, die Ladungsspeicherschicht und die dielektrische Blockierschicht der dielektrischen Mehrfachschicht 260 können aus den gleichen Materialschichten wie die dielektrische Tunnelschicht, die Ladungsspeicherschicht beziehungsweise die dielektrische Blockierschicht der in 1C dargestellten dielektrischen Mehrfachschicht 160 gebildet sein.Referring to the 2A and 2 B , which show an alternative embodiment of the invention, includes a dielectric multilayer 260 between vertical active patterns 230 and respective gate patterns GSG, CG and SSG, a tunnel dielectric layer, a charge storage layer and a dielectric blocking layer. The tunnel dielectric layer, the charge storage layer and the dielectric blocking layer of the dielectric multi-layer 260 can be made of the same material layers as the tunneling dielectric layer, the charge storage layer and the dielectric blocking layer of the in 1C shown dielectric multilayer 160 be formed.
Die dielektrische Mehrfachschicht 260 beinhaltet eine erste Subschicht 255 und eine zweite Subschicht 257. Die erste Subschicht 255 erstreckt sich vertikal, um zwischen den vertikalen aktiven Mustern 230 und den Isolationsmustern 110a zu liegen. Die zweite Subschicht 257 erstreckt sich horizontal, um die Oberseiten und die Unterseiten der jeweiligen Gatemuster GSG, CG und SSG zu bedecken. Die erste Subschicht 255 beinhaltet wenigstens einen Teil der dielektrischen Tunnelschicht, und die zweite Subschicht 257 beinhaltet wenigstens einen Teil der dielektrischen Blockierschicht. Jede der ersten und der zweiten Subschicht 255 und 257 kann die Ladungsspeicherschicht beinhalten. In entsprechenden Ausführungsformen beinhaltet die erste Subschicht 255 die dielektrische Tunnelschicht, die Ladungsspeicherschicht und die dielektrische Barrierenschicht (z. B. einen Teil der dielektrischen Blockierschicht), und die zweite Subschicht 257 beinhaltet eine dielektrische Schicht mit hohem k (z. B. einen anderen Teil der dielektrischen Blockierschicht). In alternativen Ausführungsformen weisen die erste und die zweite Subschicht 255 und 257 unterschiedliche Kombinationen auf (z. B. unterschiedliche Kombinationen der Ladungsspeicherschicht und der dielektrischen Barrierenschicht).The dielectric multilayer 260 includes a first sublayer 255 and a second sub-layer 257 , The first sub-layer 255 extends vertically to between the vertical active patterns 230 and the insulation patterns 110a to lie. The second sub-layer 257 extends horizontally to cover the tops and bottoms of the respective gate patterns GSG, CG and SSG. The first sub-layer 255 includes at least a portion of the tunnel dielectric layer, and the second sub-layer 257 includes at least a portion of the dielectric blocking layer. Each of the first and second sub-layers 255 and 257 may include the charge storage layer. In corresponding embodiments, the first sub-layer includes 255 the tunneling dielectric layer, the charge storage layer and the dielectric barrier layer (eg, a part of the dielectric blocking layer), and the second sub-layer 257 includes a high-k dielectric layer (eg, another part of the dielectric blocking layer). In alternative embodiments, the first and second sub-layers 255 and 257 different combinations (eg different combinations of the charge storage layer and the dielectric barrier layer).
Jedes der vertikalen aktiven Muster 230 beinhaltet ein erstes vertikales Halbleitermuster 227 und ein zweites vertikales Halbleitermuster 228. Das erste vertikale Halbleitermuster 227 ist zwischen dem zweiten vertikalen Halbleitermuster 228 und der ersten Subschicht 255 angeordnet. Die ersten vertikalen Halbleitermuster 227 kontaktieren das Substrat 100 aufgrund des Vorhandenseins von horizontalen Verlängerungen der ersten Subschichten 255 möglicherweise nicht, während die zweiten vertikalen Halbleitermuster 228 das erste vertikale Halbleitermuster 227 und das Substrat 100 kontaktieren können. Ein leerer Innenraum, der von jedem der zweiten vertikalen Halbleitermuster 228 umgeben ist, ist mit dem in 1C dargestellten dielektrischen Füllmuster 125 gefüllt. Jedes der vertikalen aktiven Muster 230 kann des Weiteren das in 1C dargestellte Halbleiter-Abdeckmuster 127 beinhalten. Das heißt, das Halbleiter-Abdeckmuster 127 kann auf dem ersten und dem zweiten vertikalen aktiven Muster 227 und 228 sowie dem dielektrischen Füllmuster 125 angeordnet sein. Each of the vertical active patterns 230 includes a first vertical semiconductor pattern 227 and a second vertical semiconductor pattern 228 , The first vertical semiconductor pattern 227 is between the second vertical semiconductor pattern 228 and the first sub-layer 255 arranged. The first vertical semiconductor patterns 227 contact the substrate 100 due to the presence of horizontal extensions of the first sublayers 255 maybe not while the second vertical semiconductor pattern 228 the first vertical semiconductor pattern 227 and the substrate 100 can contact. An empty interior of each of the second vertical semiconductor patterns 228 is surrounded with the in 1C illustrated dielectric filling pattern 125 filled. Each of the vertical active patterns 230 furthermore, the in 1C illustrated semiconductor cover pattern 127 include. That is, the semiconductor cover pattern 127 can on the first and the second vertical active pattern 227 and 228 and the dielectric filling pattern 125 be arranged.
In entsprechenden Ausführungsformen bilden die zweite Seitenwand 173b des zweiten Bereichs 168b und die zweite Seitenwand 172b des ersten Bereichs 168a in den jeweiligen Stapelstrukturen 170 zusammen eine einzelne flache Seitenwand, die sich in der ersten Richtung erstreckt, wie in 1B dargestellt. Bezugnehmend auf die 3A und 3B können die zweite Seitenwand 173b des zweiten Bereichs 168b der jeweiligen Stapelstrukturen 170 alternativ eine andere Gestalt als jene in 1B dargestellte aufweisen.In corresponding embodiments form the second side wall 173b of the second area 168b and the second side wall 172b of the first area 168a in the respective stack structures 170 together a single flat sidewall extending in the first direction as in FIG 1B shown. Referring to the 3A and 3B can the second sidewall 173b of the second area 168b the respective stack structures 170 alternatively a different shape than those in 1B have shown.
Bezugnehmend auf die 3A und 3B, die eine weitere Variante der Erfindung zeigen, weist eine Mehrzahl von Stapelstrukturen 170a bei Betrachtung in einer Draufsicht eine andere Gestalt als die in 1A dargestellten Stapelstrukturen 170 auf. Zum Beispiel weist ein Paar der Stapelstrukturen 170a, die angrenzend an gegenüberliegende Seiten des Verbindungskontaktstifts 180 angeordnet ist, eine symmetrische Gestalt auf, die durch den Verbindungskontaktstift 180 definiert ist. Jede der Stapelstrukturen 170a beinhaltet einen ersten Bereich 168a und einen zweiten Bereich 168b', wie in 3B dargestellt. Eine erste Seitenwand 173a des zweiten Bereichs 168b' weist eine konkave Form bezüglich einer ersten Seitenwand 172a des ersten Bereichs 168a auf. In ähnlicher Weise weist eine zweite Seitenwand 173b' des zweiten Bereichs 168b' ebenfalls eine konkave Form bezüglich einer zweiten Seitenwand 172b des ersten Bereichs 168a auf. Mit anderen Worten sind sowohl die erste als auch die zweite Seitenwand 173a und 173b' des zweiten Bereichs 168b' in Richtung eines Mittelpunkts des zweiten Bereichs 168b' der Stapelstruktur 170a vertieft. Als ein Ergebnis zeigen beide Seitenwände 173a und 173b' der zweiten Bereiche 168b' des Paars von Stapelstrukturen 170a eine konkave Form. Mit anderen Worten weisen beide Seitenwände 173a und 173b' angrenzend zu den Verbindungskontaktstiften 180 eine konkave Form auf. In entsprechenden Ausführungsformen sind die Stapelstrukturen 170a auch so angeordnet, dass sie ein im Wesentlichen gleichmäßiges Rastermaß P in der zweiten Richtung aufweisen. Somit ist eine Breite von Kontaktflächenbereichen 148b' von gemeinsamen Sourcebereichen 150a zwischen den Stapelstrukturen 170a in einem begrenzten Gebiet größer, d. h. vergleichsweise erhöht. In entsprechenden Ausführungsformen ist eine Summe einer maximalen Breite S2' des Kontaktflächenbereichs 148b' und einer minimalen Breite W2' des zweiten Bereichs 168b' der Stapelstruktur 170a im Wesentlichen gleich einer Summe einer Breite S1 des Nichtkontaktflächen-Bereichs 148a und einer Breite W1 des ersten Bereichs 168a der Stapelstruktur 170a.Referring to the 3A and 3B , which show a further variant of the invention, has a plurality of stack structures 170a when viewed in a plan view, a different shape than that in 1A illustrated stack structures 170 on. For example, a pair of stacking structures 170a adjacent to opposite sides of the connection pin 180 is arranged, a symmetrical shape, through the connecting pin 180 is defined. Each of the stack structures 170a includes a first area 168a and a second area 168b ' , as in 3B shown. A first sidewall 173a of the second area 168b ' has a concave shape with respect to a first side wall 172a of the first area 168a on. Similarly, a second sidewall 173b ' of the second area 168b ' also a concave shape with respect to a second side wall 172b of the first area 168a on. In other words, both the first and the second sidewall are 173a and 173b ' of the second area 168b ' towards a center of the second area 168b ' the stack structure 170a deepened. As a result, both sidewalls show 173a and 173b ' the second areas 168b ' of the pair of stack structures 170a a concave shape. In other words, both have sidewalls 173a and 173b ' adjacent to the connection pins 180 a concave shape. In corresponding embodiments, the stack structures 170a Also arranged so that they have a substantially uniform pitch P in the second direction. Thus, a width of contact surface areas 148b ' of common source areas 150a between the stack structures 170a in a limited area larger, ie comparatively increased. In respective embodiments, a sum of a maximum width S2 'of the contact surface area 148b ' and a minimum width W2 'of the second area 168b ' the stack structure 170a substantially equal to a sum of a width S1 of the non-contact area 148a and a width W1 of the first area 168a the stack structure 170a ,
Die vertikalen aktiven Muster 230 und die dielektrische Mehrfachschicht 260, die unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben wurden, können auch auf das in den 3A und 3B dargestellte 3D-Halbleiterspeicherbauelement angewendet werden.The vertical active patterns 230 and the dielectric multi-layer 260 referring to the 2A and 2 B can also be described in the 3A and 3B illustrated 3D semiconductor memory device can be applied.
Gemäß entsprechenden Ausführungsformen sind die Verbindungskontaktstifte 180 auf jeweiligen der Kontaktflächenbereiche 148b' der gemeinsamen Sourcebereiche 150a angeordnet. Alternativ sind die Verbindungskontaktstifte 180 auf einigen der gemeinsamen Sourcebereiche 150a nicht angeordnet, wie in den 4A und 4B dargestellt.According to respective embodiments, the connection pins are 180 on respective contact surface areas 148b ' the common source areas 150a arranged. Alternatively, the connection pins 180 on some of the common source areas 150a not arranged, as in the 4A and 4B shown.
Bezugnehmend auf die in den 4A und 4B gezeigten Ausführungsformen sind Verbindungskontaktstifte 180 mit ausgewählten gemeinsamen Sourcebereichen 150a unter der Mehrzahl von gemeinsamen Sourcebereichen elektrisch verbunden. Andererseits sind auf nicht ausgewählten gemeinsamen Sourcebereichen 150' unter der Mehrzahl von gemeinsamen Sourcebereichen keine Verbindungskontaktstifte 180 angeordnet. Die Verbindungskontaktstifte 180 sind in der zweiten Richtung angeordnet, und wenigstens einer der nicht ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150' ist zwischen dem Paar angrenzender Verbindungskontaktstifte 180 angeordnet. Die Verbindungskontaktstifte 180 sind mit einer Verbindungsleitung 190b elektrisch verbunden. In entsprechenden Ausführungsformen ist die Anzahl der Verbindungskontaktstifte 180 unter der Verbindungsleitung 190b geringer als jene der gemeinsamen Sourcebereiche 150a und 150' unter der Verbindungsleitung 190b.Referring to the in the 4A and 4B Embodiments shown are connecting contact pins 180 with selected common source areas 150a electrically connected among the plurality of common source regions. On the other hand, on unselected common source areas 150 ' no connection pins among the plurality of common sources 180 arranged. The connection pins 180 are arranged in the second direction, and at least one of the unselected common source regions 150 ' is between the pair of adjacent connection pins 180 arranged. The connection pins 180 are with a connection line 190b electrically connected. In corresponding embodiments, the number of connection contact pins 180 under the connecting line 190b lower than those of the common source regions 150a and 150 ' under the connecting line 190b ,
Jeder der ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150a, der mit den Verbindungskontaktstiften 180 elektrisch verbunden ist, beinhaltet den Nichtkontaktflächen-Bereich 148a und den Kontaktflächenbereich 148b', wie unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschrieben. Demgemäß weisen Seitenwände der zweiten Bereiche 168b' der Stapelstrukturen 170a, d. h. Bereiche entlang Seiten des Kontaktflächenbereichs 148b' der gemeinsamen Sourcebereiche 150a, eine konkave Form auf, wie in 3B dargestellt.Each of the selected common source areas 150a , that with the connection pins 180 electrically connected, includes the non-contact area area 148a and the contact surface area 148b ' as with reference to the 3A and 3B described. Accordingly, sidewalls of the second regions 168b ' the stack structures 170a ie areas along sides of the contact surface area 148b ' the common source areas 150a , a concave shape on, as in 3B shown.
Unter der Voraussetzung eines Paars der Stapelstrukturen 170 mit dem Verbindungskontaktstift 180 dazwischen beinhaltet alternativ jedes Paar von Stapelstrukturen 170 den ersten Bereich 168a und den zweiten Bereich 168b, wie unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beschrieben. Mit anderen Worten weist in derartigen Ausführungsformen lediglich eine der Seitenwände der jeweiligen zweiten Bereiche 168b eine konkave Form auf. Damit ist das Paar der Stapelstrukturen 170 an beiden Seiten des Verbindungskontaktstifts 180 derart angeordnet, dass die konkaven Seitenwände des Paars der Stapelstrukturen 170 dem Verbindungskontaktstift 180 dazwischen zugewandt sind. In entsprechenden Ausführungsformen weisen die nicht ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150' keinen Kontaktflächenbereich 148b oder 148b' auf. Das heißt, die nicht ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150' können eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite aufweisen, und eine Breite der nicht ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150' kann im Wesentlichen gleich einer Breite der Nichtkontaktflächen-Bereiche 148a der ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150a sein. Wie in 4A dargestellt, ist in entsprechenden Ausführungsformen wenigstens eine zusätzliche Stapelstruktur 170' mit einer gleichmäßigen Breite zwischen einem Paar der Verbindungskontaktstifte 180 angeordnet. In entsprechenden Ausführungsformen sind die Stapelstrukturen 170 und 170' so angeordnet, dass sie ein im Wesentlichen gleichmäßiges Rastermaß P in der zweiten Richtung aufweisen.Assuming a pair of stack structures 170 with the connection pin 180 alternatively, there is any pair of stack structures in between 170 the first area 168a and the second area 168b as with reference to the 1A and 1B described. In other words, in such embodiments, only one of the side walls of the respective second regions 168b a concave shape. This is the pair of stack structures 170 on both sides of the connection pin 180 arranged such that the concave side walls of the pair of stacking structures 170 the connection pin 180 in between are facing. In corresponding embodiments, the unselected common source regions 150 ' no contact surface area 148b or 148b ' on. That is, the unselected common source areas 150 ' may have a substantially uniform width, and a width of the unselected common source regions 150 ' may be substantially equal to a width of the non-contact area areas 148a the selected common source areas 150a be. As in 4A is shown in corresponding embodiments, at least one additional stack structure 170 ' with a uniform width between a pair of the connecting contact pins 180 arranged. In corresponding embodiments, the stack structures 170 and 170 ' arranged to have a substantially uniform pitch P in the second direction.
Wie in 4B dargestellt, ist ein dotierter Verbindungsbereich 200 in dem Substrat 100 angeordnet. Der dotierte Verbindungsbereich 200 weist die gleiche Leitfähigkeit wie die gemeinsamen Sourcebereiche 150a und 150' auf. Wie in 4A dargestellt, erstreckt sich der dotierte Verbindungsbereich 200 in der zweiten Richtung, um die nicht ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150' und die ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150a zu kontaktieren. Das heißt, die nicht ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150' und die ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150a sind über den dotierten Verbindungsbereich 200 elektrisch miteinander verbunden. In entsprechenden Ausführungsformen ist der dotierte Verbindungsbereich 200 unter der Verbindungsleitung 190b angeordnet. Das heißt, der dotierte Verbindungsbereich 200 überlappt bei Betrachtung in der Draufsicht von 4A mit der Verbindungsleitung 190b. Somit ist der dotierte Verbindungsbereich 200 mit den Kontaktflächenbereichen 148b' der ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150a verbunden. Die nicht ausgewählten gemeinsamen Sourcebereiche 150' sind durch den dotierten Verbindungsbereich 200 mit den Verbindungskontaktstiften 180 auf den ausgewählten gemeinsamen Sourcebereichen 150a elektrisch verbunden.As in 4B is a doped connection region 200 in the substrate 100 arranged. The doped connection area 200 has the same conductivity as the common source regions 150a and 150 ' on. As in 4A shown, the doped connection region extends 200 in the second direction, around the unselected common source regions 150 ' and the selected common source regions 150a to contact. That is, the unselected common source areas 150 ' and the selected common source regions 150a are above the doped connection area 200 electrically connected to each other. In corresponding embodiments, the doped connection region is 200 under the connecting line 190b arranged. That is, the doped connection area 200 overlaps when viewed in the plan view of 4A with the connection line 190b , Thus, the doped connection region 200 with the contact surface areas 148b ' the selected common source areas 150a connected. The unselected common source areas 150 ' are through the doped connection area 200 with the connection pins 180 on the selected common source areas 150a electrically connected.
In den 5A bis 5F ist ein Verfahren zur Herstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements dargestellt. Bezugnehmend auf 5A wird eine dielektrische Pufferschicht 103 auf einem Substrat 100 gebildet, das mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist. Eine Opferschicht 105 und eine Isolationsschicht 110 werden alternierend und wiederholt auf der dielektrischen Pufferschicht 103 gestapelt. Die Opferschichten 105 werden aus einer Materialschicht gebildet, die eine Ätzselektivität bezüglich der Isolationsschichten 110 aufweist. Zum Beispiel werden die Isolationsschichten 110 aus einer Oxidschicht gebildet, und die Opferschichten 105 werden aus einer Nitridschicht gebildet.In the 5A to 5F a method for producing a 3D semiconductor memory device is shown. Referring to 5A becomes a dielectric buffer layer 103 on a substrate 100 formed doped with dopants of a first conductivity type. A sacrificial layer 105 and an insulation layer 110 are alternately and repeatedly on the dielectric buffer layer 103 stacked. The sacrificial layers 105 are formed of a material layer which has an etching selectivity with respect to the insulating layers 110 having. For example, the insulation layers 110 formed of an oxide layer, and the sacrificial layers 105 are formed from a nitride layer.
Die Isolationsschichten 110, die Opferschichten 105 und die dielektrische Pufferschicht 103 werden strukturiert, um Kanalöffnungen 115 zu bilden. Die Kanalöffnungen 115 legen das Substrat 100 frei. Eine Halbleiterschicht wird konform auf dem Substrat 100 mit den Kanalöffnungen 115 gebildet, und eine dielektrische Füllschicht, welche die Kanalöffnungen 115 füllt, wird auf der Halbleiterschicht gebildet. Die dielektrische Füllschicht kann aus einer Oxidschicht, einer Nitridschicht und/oder einer Oxynitridschicht gebildet werden. Die dielektrische Füllschicht und die Halbleiterschicht werden planarisiert, bis die oberste, d. h. von dem Substrat 100 am weitesten entfernte, der Isolationsschichten 110 freigelegt ist, wodurch ein vertikales Halbleitermuster 120 und ein dielektrisches Füllmuster 125 in den jeweiligen Kanalöffnungen 115 gebildet werden. Die vertikalen Halbleitermuster 120 und die dielektrischen Füllmuster 125 werden derart vertieft, dass sich Oberseiten der vertikalen Halbleitermuster 120 und der dielektrischen Füllmuster 125 auf einem Niveau befinden, das niedriger, d. h. dichter an dem Substrat 100, als eine Oberseite der obersten Isolationsschicht 110 ist. Dann wird eine Halbleiter-Abdeckschicht auf dem Substrat 100 mit den vertieften vertikalen Halbleitermustern 120 und den vertieften dielektrischen Füllmustern 125 gebildet. Die Halbleiter-Abdeckschicht füllt die Kanalöffnungen 115 auf den vertikalen Halbleitermustern 120 und den dielektrischen Füllmustern 125. Die Halbleiter-Abdeckschicht wird planarisiert, bis die oberste Isolationsschicht 110 freigelegt ist, wodurch ein Halbleiter-Abdeckmuster 127 in den jeweiligen Kanalöffnungen 115 auf den vertikalen Halbleitermustern 120 und den dielektrischen Füllmustern 125 gebildet wird. Das Halbleiter-Abdeckmuster 127 und das vertikale Halbleitermuster 120, die in jeder der Kanalöffnungen 115 ausgebildet sind, bilden ein vertikales aktives Muster 130. Es können Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps in die Halbleiter-Abdeckmuster 127 injiziert werden, um Drainbereiche zu bilden.The insulation layers 110 , the sacrificial layers 105 and the dielectric buffer layer 103 are structured to channel openings 115 to build. The canal openings 115 put the substrate 100 free. A semiconductor layer becomes conformal to the substrate 100 with the channel openings 115 formed, and a dielectric filling layer, which the channel openings 115 fills is formed on the semiconductor layer. The dielectric filling layer may be formed of an oxide layer, a nitride layer and / or an oxynitride layer. The dielectric filling layer and the semiconductor layer are planarized until the uppermost, ie from the substrate 100 furthest away, the insulation layers 110 is exposed, creating a vertical semiconductor pattern 120 and a dielectric filling pattern 125 in the respective channel openings 115 be formed. The vertical semiconductor patterns 120 and the dielectric filling patterns 125 are deepened such that tops of the vertical semiconductor patterns 120 and the dielectric filling pattern 125 are at a level lower, ie closer to the substrate 100 as an upper surface of the uppermost insulating layer 110 is. Then, a semiconductor cover layer on the substrate 100 with the recessed vertical semiconductor patterns 120 and the recessed dielectric fill patterns 125 educated. The semiconductor cover layer fills the channel openings 115 on the vertical semiconductor patterns 120 and the dielectric fill patterns 125 , The semiconductor capping layer is planarized until the uppermost insulating layer 110 is exposed, creating a semiconductor cover pattern 127 in the respective channel openings 115 on the vertical semiconductor patterns 120 and the dielectric fill patterns 125 is formed. The semiconductor cover pattern 127 and the vertical semiconductor pattern 120 in each of the channel openings 115 are formed form a vertical active pattern 130 , There may be dopants of a second conductivity type in the semiconductor cover pattern 127 be injected to form drain areas.
Bezugnehmend auf 5B wird eine dielektrische Abdeckschicht auf den vertikalen aktiven Mustern 130 und der obersten Isolationsschicht 110 gebildet. Die dielektrische Abdeckschicht, die Isolationsschichten 110, die Opferschichten 105 und die dielektrische Pufferschicht 103 werden strukturiert, um Gräben 145 zu bilden, die eine Mehrzahl von Stapelmustern definieren. Jedes der Stapelmuster beinhaltet ein dielektrisches Puffermuster 103a, eine vorläufige Gießstruktur (”mold structure”) 140 und ein dielektrisches Abdeckmuster 135, die sequentiell gestapelt werden. Die Gräben 145 werden zwischen den Stapelmustern gebildet. Jede der vorläufigen Gießstrukturen 140 beinhaltet Opfermuster 105a und Isolationsmuster 110a, die alternierend und wiederholt gestapelt werden. Somit werden die Opfermuster 105a durch die Gräben 145 freigelegt. Jede der vorläufigen Gießstrukturen 140 beinhaltet des Weiteren die vertikalen aktiven Muster 130.Referring to 5B becomes a dielectric capping layer on the vertical active patterns 130 and the topmost insulating layer 110 educated. The dielectric covering layer, the insulating layers 110 , the sacrificial layers 105 and the dielectric buffer layer 103 are structured to ditches 145 forming a plurality of stack patterns. Each of the stack patterns includes a dielectric buffer pattern 103a , a preliminary mold structure 140 and a dielectric cover pattern 135 which are sequentially stacked. The trenches 145 are formed between the stack patterns. Each of the temporary casting structures 140 includes sacrificial patterns 105a and isolation patterns 110a which are stacked alternately and repeatedly. Thus the sacrificial patterns become 105a through the trenches 145 exposed. Each of the temporary casting structures 140 further includes the vertical active patterns 130 ,
Die vorläufigen Gießstrukturen 140 erstrecken sich bei Betrachtung in einer Draufsicht parallel zueinander in einer ersten Richtung, d. h. die vorläufigen Gießstrukturen 140 erstrecken sich wie die in 1A dargestellten Stapelstrukturen 170. Die vorläufigen Gießstrukturen 140 sind in einer zweiten Richtung (z. B. einer y-Achsenrichtung) im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet, um bei Betrachtung in einer Draufsicht ein im Wesentlichen gleichmäßiges Rastermaß aufzuweisen. In entsprechenden Ausführungsformen beinhaltet jede der vorläufigen Gießstrukturen 140 einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich. Die ersten Bereiche der vorläufigen Gießstrukturen 140 weisen eine erste Breite W1 in der zweiten Richtung auf, und die zweiten Bereiche der vorläufigen Gießstrukturen 140 weisen eine Breite auf, die geringer als die erste Breite W1 in der zweiten Richtung ist. Detaillierter weisen die zweiten Bereiche der vorläufigen Gießstrukturen 140 eine zweite Breite W2 auf, die einer minimalen Breite der zweiten Bereiche entspricht. Die zweite Breite W2 ist geringer als die erste Breite W1. Die vorläufigen Gießstrukturen 140 weisen bei Betrachtung in einer Draufsicht im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die Stapelstrukturen 170 von 1A auf.The preliminary casting structures 140 when viewed in a plan view extend parallel to one another in a first direction, ie, the preliminary cast structures 140 extend like those in 1A illustrated stack structures 170 , The preliminary casting structures 140 are arranged in a second direction (eg, a y-axis direction) substantially perpendicular to the first direction so as to have a substantially uniform pitch when viewed in a plan view. In respective embodiments, each of the preliminary casting structures includes 140 a first area and a second area. The first areas of temporary casting structures 140 have a first width W1 in the second direction, and the second regions of the preliminary cast structures 140 have a width that is less than the first width W1 in the second direction. The second regions of the preliminary casting structures are shown in greater detail 140 a second width W2 corresponding to a minimum width of the second regions. The second width W2 is less than the first width W1. The preliminary casting structures 140 have substantially the same configuration as the stack structures when viewed in a plan view 170 from 1A on.
Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps werden unterhalb der Gräben 145 in das Substrat 100 implantiert, wodurch gemeinsame Sourcebereiche 150 gebildet werden. Demgemäß werden die vorläufigen Gießstrukturen 140 als Implantationsmasken verwendet. Somit werden in entsprechenden Ausführungsformen die gemeinsamen Sourcebereiche 150 so gebildet, dass sie aufgrund der Konfiguration der vorläufigen Gießstrukturen 140 die gleiche Konfiguration, wie unter Bezugnahme auf die 1A und 1b beschrieben, aufweisen.Dopants of the second conductivity type are below the trenches 145 in the substrate 100 implanted, creating common source areas 150 be formed. Accordingly, the preliminary casting structures 140 used as implantation masks. Thus, in respective embodiments, the common source regions 150 so formed that they due to the configuration of the preliminary casting structures 140 the same configuration as with reference to the 1A and 1b described, have.
Bezugnehmend auf 5C werden die durch die Gräben 145 freigelegten Opfermuster 105a selektiv entfernt, um leere Bereiche 155 zu bilden. Als ein Ergebnis werden Gießstrukturen 140a gebildet. Jede der Gießstrukturen 140a beinhaltet die gestapelten Isolationsmuster 110a und die leeren Bereiche 155 zwischen den gestapelten Isolationsmustern 110a. In entsprechenden Ausführungsformen legen die leeren Bereiche 155 Teile einer Seitenwand des entsprechenden vertikalen aktiven Musters 130 frei.Referring to 5C be the ones through the trenches 145 exposed sacrificial pattern 105a selectively removed to empty areas 155 to build. As a result, casting structures become 140a educated. Each of the casting structures 140a includes the stacked insulation patterns 110a and the empty areas 155 between the stacked insulation patterns 110a , In corresponding embodiments, the empty areas set 155 Parts of a sidewall of the corresponding vertical active pattern 130 free.
Bezugnehmend auf 5D wird eine dielektrische Mehrfachschicht 160 konform auf dem Substrat 100 mit den leeren Bereichen 155 gebildet. Die dielektrische Mehrfachschicht 160 wird in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke auf Innenflächen der leeren Bereiche 155 gebildet. Eine leitfähige Gateschicht 165, welche die leeren Bereiche 155 füllt, wird auf dem Substrat 100 mit der dielektrischen Mehrfachschicht 160 gebildet. In entsprechenden Ausführungsformen füllt die leitfähige Gateschicht 165 teilweise die Gräben 145. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in denen die leitfähige Gateschicht 165 die leeren Bereiche 155 füllt und die Gräben 145 teilweise füllt.Referring to 5D becomes a dielectric multilayer 160 compliant on the substrate 100 with the empty areas 155 educated. The dielectric multilayer 160 becomes in a substantially uniform thickness on inner surfaces of the empty areas 155 educated. A conductive gate layer 165 which are the empty areas 155 fills, becomes on the substrate 100 with the dielectric multilayer 160 educated. In corresponding embodiments, the conductive gate layer fills 165 partly the trenches 145 , However, the invention is not limited to embodiments in which the gate conductive layer 165 the empty areas 155 fills and the trenches 145 partially filled.
Bezugnehmend auf 5E werden Bereiche der leitfähigen Gateschicht 165 außerhalb der leeren Bereiche 155 entfernt, um Gatemuster GSG, CG und SSG zu bilden, welche die leeren Bereiche 155 füllen. Außerdem werden die Gatemuster GSG, CG und SSG durch Entfernen der Bereiche der leitfähigen Gateschicht 165, die sich außerhalb der leeren Bereiche 155 befinden, voneinander getrennt. Die Gatemuster GSG, CG und SSG sowie die Isolationsmuster 110a werden alternierend und wiederholt auf einem Teil des Substrats 100 gestapelt und bilden eine Stapelstruktur 170.Referring to 5E become areas of the conductive gate layer 165 outside the empty areas 155 removed to form gate patterns GSG, CG and SSG representing the empty areas 155 to fill. In addition, the gate patterns GSG, CG, and SSG are removed by removing the regions of the gate conductive layer 165 that are outside the empty areas 155 are located, separated from each other. The gate patterns GSG, CG and SSG as well as the isolation patterns 110a are alternating and repeated on a part of the substrate 100 stacked and form a stack structure 170 ,
In entsprechenden Ausführungsformen werden Teile der dielektrischen Mehrfachschicht 160, die außerhalb der leeren Bereiche 155 ausgebildet sind, entfernt. Alternativ kann wenigstens ein Teil der dielektrischen Mehrfachschicht 160, der außerhalb der leeren Bereiche 155 ausgebildet ist, verbleiben.In corresponding embodiments, portions of the dielectric multiple layer become 160 that are outside the empty areas 155 are formed, removed. Alternatively, at least a portion of the dielectric multilayer 160 that is outside the empty areas 155 is formed, remain.
Eine die Gräben 145 füllende Isolationsschicht wird auf dem Substrat 100 mit den Gatemustern GSG, CG und SSG gebildet. Die Isolationsschicht wird planarisiert, um Isolationsmuster 177 in den Gräben 145 zu bilden.One the trenches 145 filling insulation layer is on the substrate 100 formed with the gate patterns GSG, CG and SSG. The insulation layer is planarized to provide isolation patterns 177 in the trenches 145 to build.
Bezugnehmend auf 5F wird eine Mehrzahl von Verbindungskontaktstiften 180 gebildet, um die Isolationsmuster 177 zu durchdringen. Die Verbindungskontaktstifte 180 sind mit jeweiligen der gemeinsamen Sourcebereiche 150 elektrisch verbunden.Referring to 5F becomes a plurality of connection contact pins 180 formed to the isolation pattern 177 to penetrate. The connection pins 180 are with each of the common source areas 150 electrically connected.
Eine dielektrische Zwischenschicht 183 wird auf im Wesentlichen einer gesamten Oberfläche des Substrats mit den Verbindungskontaktstiften 180 gebildet. Die dielektrische Zwischenschicht 183 und die dielektrischen Abdeckmuster 135 werden strukturiert, um Öffnungen zu bilden, welche Oberseiten der vertikalen aktiven Muster 130 in den ersten Bereichen, die in den 1A und 1B mit dem Bezugszeichen '168a' bezeichnet sind, der Stapelstrukturen freilegen, und erste leitfähige Stifte 185a werden in jeweiligen der Öffnungen gebildet. Somit sind die ersten leitfähigen Stifte 185a mit jeweiligen der vertikalen aktiven Muster 130 elektrisch verbunden. In entsprechenden Ausführungsformen werden die ersten leitfähigen Stifte 185a während der Bildung der ersten leitfähigen Stifte 185a nicht auf den vertikalen aktiven Mustern 130 in den zweiten Bereichen, die in den 1A und 1B mit dem Bezugszeichen '168b' bezeichnet sind, der Stapelstrukturen 170 gebildet. Mit anderen Worten entsprechen die vertikalen aktiven Muster 130 in den zweiten Bereichen 168b der Stapelstrukturen 170 vertikalen aktiven Dummy-Mustern, wie unter Bezugnahme auf die 1A bis 1C beschrieben. Eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Stiften 185b wird gebildet, um die dielektrische Zwischenschicht 183 zu durchdringen. Die zweiten leitfähigen Stifte 185b werden gebildet, um jeweilige der Verbindungskontaktstifte 180 zu kontaktieren. Die ersten und zweiten leitfähigen Stifte 185a und 185b können gleichzeitig gebildet werden.A dielectric interlayer 183 becomes on substantially an entire surface of the substrate with the connecting pins 180 educated. The dielectric interlayer 183 and the dielectric cover patterns 135 are patterned to form openings which are tops of the vertical active patterns 130 in the first areas in the 1A and 1B with the reference symbol ' 168a are exposed, the stack structures exposing, and first conductive pins 185a are formed in respective ones of the openings. Thus, the first conductive pins 185a with respective vertical active patterns 130 electrically connected. In corresponding embodiments, the first conductive pins become 185a during the formation of the first conductive pins 185a not on the vertical active patterns 130 in the second areas, in the 1A and 1B with the reference symbol ' 168b are designated, the stack structures 170 educated. In other words, the vertical active patterns match 130 in the second areas 168b the stack structures 170 vertical active dummy patterns, as with reference to the 1A to 1C described. A plurality of second conductive pins 185b is formed to the dielectric interlayer 183 to penetrate. The second conductive pins 185b are formed to respective ones of the connection pins 180 to contact. The first and second conductive pins 185a and 185b can be formed at the same time.
Bitleitungen 190a und eine Verbindungsleitung 190b, z. B. wie in den 1A bis 1C dargestellt, werden auf der dielektrischen Zwischenschicht 183 gebildet. Als ein Ergebnis wird unter Verwendung der in den 5A bis 5F dargestellten Prozesse das unter Bezugnahme auf die 1A bis 1C beschriebene 3D-Halbleiterspeicherbauelement bereitgestellt.bit 190a and a connection line 190b , z. B. as in the 1A to 1C are shown on the dielectric interlayer 183 educated. As a result, using in the 5A to 5F the processes illustrated with reference to the 1A to 1C described 3D semiconductor memory device provided.
Die 6A und 6B stellen ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements dar. Bezugnehmend auf 6A wird eine dielektrische Pufferschicht 103 auf einem Substrat 100 gebildet, und Opferschichten 105 sowie Isolationsschichten 110 werden alternierend und wiederholt auf der dielektrischen Pufferschicht 103 gestapelt. Die Isolationsschichten 110, die Opferschichten 105 und die dielektrische Pufferschicht 103 werden strukturiert, um Kanalöffnungen 115 zu bilden.The 6A and 6B illustrate another method of fabricating a 3D semiconductor memory device. Referring to FIG 6A becomes a dielectric buffer layer 103 on a substrate 100 formed, and sacrificial layers 105 as well as insulation layers 110 are alternately and repeatedly on the dielectric buffer layer 103 stacked. The insulation layers 110 , the sacrificial layers 105 and the dielectric buffer layer 103 are structured to channel openings 115 to build.
Eine erste Subschicht 255 wird konform auf dem Substrat 100 mit den Kanalöffnungen 115 gebildet. Eine erste Halbleiterschicht wird konform auf der ersten Subschicht 255 gebildet. Die erste Halbleiterschicht und die erste Subschicht 255 werden anisotrop geätzt, bis das Substrat 100 unter den Kanalöffnungen 115 freigelegt ist. Als ein Ergebnis werden erste vertikale Halbleitermuster 227 auf Seitenwänden der Kanalöffnungen 115 gebildet. Die erste Subschicht 255 wird zwischen den Seitenwänden der Kanalöffnungen 115 und den ersten vertikalen Halbleitermustern 227 angeordnet. Die erste Subschicht 255 wird während des anisotropen Ätzprozesses auf der Bodenfläche der Kanalöffnungen 115 und auf der obersten, d. h. von dem Substrat 100 am weitesten entfernten, Isolationsschicht 110 entfernt.A first sub-layer 255 will conform to the substrate 100 with the channel openings 115 educated. A first semiconductor layer becomes conformal on the first sublayer 255 educated. The first semiconductor layer and the first sub-layer 255 are anisotropically etched until the substrate 100 under the canal openings 115 is exposed. As a result, first vertical semiconductor patterns become 227 on side walls of the channel openings 115 educated. The first sub-layer 255 is between the side walls of the channel openings 115 and the first vertical semiconductor patterns 227 arranged. The first sub-layer 255 becomes on the bottom surface of the channel openings during the anisotropic etching process 115 and on the top, ie of the substrate 100 furthest away, insulation layer 110 away.
Bezugnehmend auf 6B wird eine zweite Halbleiterschicht konform auf dem Substrat 100 mit den ersten vertikalen Halbleitermustern 227 gebildet, und eine dielektrische Füllschicht, welche die Kanalöffnungen 115 füllt, wird auf der zweiten Halbleiterschicht gebildet. Die dielektrische Füllschicht und die zweite Halbleiterschicht werden planarisiert, bis die oberste Isolationsschicht 110 freigelegt ist. Als ein Ergebnis werden ein zweites vertikales Halbleitermuster 228 und ein dielektrisches Füllmuster 125 in jeder der Kanalöffnungen 115 gebildet. In wenigstens einer der Kanalöffnungen 115 kontaktiert das zweite vertikale Halbleitermuster 228 das erste vertikale Halbleitermuster 227 und das Substrat 100 unter der Kanalöffnung 115. Die ersten und zweiten vertikalen Halbleitermuster 227 und 228 sowie die dielektrischen Füllmuster 125 werden vertieft, und Halbleiter-Abdeckmuster 127 werden in den Kanalöffnungen 115 auf den vertieften ersten und zweiten vertikalen Halbleitermustern 227 und 228 und den vertieften dielektrischen Füllmustern 125 gebildet. Die ersten und zweiten vertikalen Halbleitermuster 227 und 228 und das Halbleiter-Abdeckmuster 127 in jeder der Kanalöffnungen 115 bilden ein vertikales aktives Muster 230. In wenigstens einem Teil von jedem der Halbleiter-Abdeckmuster 127 wird ein Drainbereich gebildet.Referring to 6B a second semiconductor layer conforms to the substrate 100 with the first vertical semiconductor patterns 227 formed, and a dielectric filling layer, which the channel openings 115 fills is formed on the second semiconductor layer. The dielectric filling layer and the second semiconductor layer are planarized until the uppermost insulating layer 110 is exposed. As a result, a second vertical semiconductor pattern 228 and a dielectric filling pattern 125 in each of the channel openings 115 educated. In at least one of the channel openings 115 contacts the second vertical semiconductor pattern 228 the first vertical semiconductor pattern 227 and the substrate 100 under the canal opening 115 , The first and second vertical semiconductor patterns 227 and 228 as well as the dielectric filling patterns 125 are deepened, and semiconductor cover patterns 127 be in the channel openings 115 on the recessed first and second vertical semiconductor patterns 227 and 228 and the recessed dielectric fill patterns 125 educated. The first and second vertical semiconductor patterns 227 and 228 and the semiconductor cover pattern 127 in each of the channel openings 115 form a vertical active pattern 230 , In at least a part of each of the semiconductor cover patterns 127 a drain region is formed.
Gemäß entsprechenden Ausführungsformen wird eine dielektrische Abdeckschicht auf dem Substrat mit den Drainbereichen gebildet. Die dielektrische Abdeckschicht, die Isolationsschichten 110, die Opferschichten 105 und die dielektrische Pufferschicht 103 werden strukturiert, um Gräben 145 zu bilden, die eine Mehrzahl von Stapelmustern definieren. Jedes der Stapelmuster beinhaltet ein dielektrisches Puffermuster 103a, eine vorläufige Gießstruktur und ein dielektrisches Abdeckmuster 135, die sequentiell gestapelt sind. Die Gräben 145 werden zwischen den Stapelmustern gebildet. Jede der vorläufigen Gießstrukturen beinhaltet Opfermuster und Isolationsmuster 110a, die alternierend und wiederholt gestapelt sind. Die Opfermuster werden entfernt, um leere Bereiche 155 zu bilden. Die leeren Bereiche 155 legen die erste Subschicht 255 auf Seitenwänden der vertikalen Halbleitermuster 230 frei.According to respective embodiments, a dielectric capping layer is formed on the substrate with the drain regions. The dielectric covering layer, the insulating layers 110 , the sacrificial layers 105 and the dielectric buffer layer 103 are structured to ditches 145 forming a plurality of stack patterns. Each of the stack patterns includes a dielectric buffer pattern 103a , a preliminary cast structure and a dielectric cover pattern 135 which are sequentially stacked. The trenches 145 are formed between the stack patterns. Each of the preliminary cast structures includes sacrificial patterns and isolation patterns 110a which are stacked alternately and repeatedly. The sacrificial patterns are removed to empty areas 155 to build. The empty areas 155 put the first sub-layer 255 on sidewalls of the vertical semiconductor patterns 230 free.
Eine zweite Subschicht 257 wird konform auf dem Substrat 100 mit den leeren Bereichen 155 gebildet. Die zweite Subschicht 257 kann bis zu einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke auf Innenseiten der leeren Bereiche 155 gebildet werden. Die erste und die zweite Subschicht 255 und 257 bilden eine dielektrische Mehrfachschicht 260. Nachfolgende Prozesse werden unter Verwendung der unter Bezugnahme auf die 5D und 5F beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt. Als ein Ergebnis wird das unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschriebene 3D-Halbleiterspeicherbauelement unter Verwendung der in den 6A und 6B dargestellten Prozesse (und in entsprechenden Ausführungsformen des Weiteren unter Verwendung der in den 5D und 5F dargestellten Prozesse) bereitgestellt.A second sublayer 257 will conform to the substrate 100 with the empty areas 155 educated. The second sub-layer 257 can be up to one substantially uniform thickness on insides of the empty areas 155 be formed. The first and second sub-layers 255 and 257 form a dielectric multilayer 260 , Subsequent processes will be described using reference to FIGS 5D and 5F described method steps performed. As a result, with reference to FIGS 2A and 2 B described 3D semiconductor memory device using the in the 6A and 6B represented processes (and in corresponding embodiments further using the in the 5D and 5F represented processes).
In entsprechenden Ausführungsformen werden bezugnehmend auf die unter Bezugnahme auf die 5A bis 5F beschriebenen Herstellungsverfahren des 3D-Halbleiterspeicherbauelements die in 5B gezeigten vorläufigen Gießstrukturen 140 so gebildet, dass sie die gleichen planaren Konfigurationen wie die in den 3A und 3B dargestellten Stapelstrukturen 170a aufweisen. Demgemäß wird das unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschriebene 3D-Halbleiterspeicherbauelement unter Verwendung der in den 5A bis 5F dargestellten Prozesse bereitgestellt.In corresponding embodiments, with reference to FIGS 5A to 5F described manufacturing method of the 3D semiconductor memory device in 5B shown preliminary casting structures 140 formed so that they have the same planar configurations as those in the 3A and 3B illustrated stack structures 170a exhibit. Accordingly, with reference to FIGS 3A and 3B described 3D semiconductor memory device using the in the 5A to 5F provided processes.
Ein Verfahren zur Herstellung des in den 4A und 4B dargestellten 3D-Halbleiterspeicherbauelements ist dem unter Bezugnahme auf die 5A bis 5F beschriebenen Herstellungsverfahren ähnlich, während es einige Unterschiede zeigt. Zum Beispiel bezugnehmend auf 7 wird der dotierte Verbindungsbereich 200 der 4A und 4B vor der Bildung der Opferschichten 105 und der Isolationsschichten 110 gebildet. Der dotierte Verbindungsbereich 200 kann unter Verwendung eines Maskenmusters gebildet werden, das den dotierten Verbindungsbereich 200 definiert. Die dielektrische Pufferschicht 103 kann während eines Ionenimplantationsprozesses zur Bildung des dotierten Verbindungsbereichs 200 als eine Ionenimplantationspufferschicht verwendet werden. Alternativ kann die dielektrische Pufferschicht 103 nach dem Bilden des dotierten Verbindungsbereichs 200 gebildet werden. Außerdem können die in 5B dargestellten vorläufigen Gießstrukturen 140 so gebildet werden, dass sie die gleichen planaren Konfigurationen wie die in 4A dargestellten Stapelstrukturen 170 und 170' aufweisen. Weitere Herstellungsprozesse können unter Verwendung der unter Bezugnahme auf die 5A bis 5F beschriebenen Prozesse durchgeführt werden. Als ein Ergebnis wird das in den 4A und 4B dargestellte 3D-Halbleiterspeicherbauelement unter Verwendung der in den 5A bis 5F und 7 dargestellten Prozesse bereitgestellt.A process for the preparation of in the 4A and 4B 3-D semiconductor memory device shown with reference to the 5A to 5F while it shows some differences. For example, referring to 7 becomes the doped connection area 200 of the 4A and 4B before the formation of the sacrificial layers 105 and the insulation layers 110 educated. The doped connection area 200 can be formed using a mask pattern comprising the doped connection region 200 Are defined. The dielectric buffer layer 103 may during an ion implantation process to form the doped junction region 200 be used as an ion implantation buffer layer. Alternatively, the dielectric buffer layer 103 after forming the doped connection region 200 be formed. In addition, the in 5B shown preliminary casting structures 140 be formed so that they have the same planar configurations as those in 4A illustrated stack structures 170 and 170 ' exhibit. Other manufacturing processes can be performed using the reference to the 5A to 5F described processes are performed. As a result, this will be in the 4A and 4B illustrated 3D semiconductor memory device using the in the 5A to 5F and 7 provided processes.
Bezugnehmend auf die 8A bis 8C, die ein weiteres 3D-Halbleiterspeicherbauelement gemäß der Erfindung darstellen, ist ein Muldenbereich 301, der mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps dotiert ist, in einem Substrat 300 angeordnet. Eine Mehrzahl von Stapelstrukturen 370a und 370b ist auf dem Muldenbereich 301 angeordnet. Wie in 8A dargestellt, erstreckt sich die Mehrzahl von Stapelstrukturen 370a und 370b im Wesentlichen parallel in einer ersten Richtung, und sie sind in einer zweiten Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung voneinander getrennt. Die erste und die zweite Richtung sind parallel zu einer Oberseite des Substrats 300. Daher kann die erste Richtung einer x-Achsenrichtung von 8A entsprechen, und die zweite Richtung kann einer y-Achsenrichtung von 8A entsprechen.Referring to the 8A to 8C , which constitute another 3D semiconductor memory device according to the invention, is a well region 301 doped with dopants of a first conductivity type in a substrate 300 arranged. A plurality of stack structures 370a and 370b is on the trough area 301 arranged. As in 8A illustrated, the plurality of stack structures extends 370a and 370b are substantially parallel in a first direction, and are separated from each other in a second direction substantially perpendicular to the first direction. The first and second directions are parallel to an upper surface of the substrate 300 , Therefore, the first direction of an x-axis direction of 8A and the second direction may be a y-axis direction of 8A correspond.
Jede der Stapelstrukturen 370a und 370b beinhaltet Gatemuster GSG, CG und SSG und Isolationsmuster 310a, die alternierend und wiederholt gestapelt sind, wie in den 8B und 8C gezeigt. Die Gatemuster GSG, CG und SSG von jeder der Stapelstrukturen 370a und 370b beinhalten wenigstens ein Masseauswahlgatemuster GSG, eine Mehrzahl von Zellengatemustern CG, die auf dem Masseauswahlgatemuster GSG gestapelt sind, und wenigstens ein Stringauswahlgatemuster SSG, das auf dem obersten, d. h. von dem Substrat 300 am weitesten entfernten, Zellengatemuster CG gestapelt ist. In entsprechenden Ausführungsformen beinhaltet jede der Stapelstrukturen 370a und 370b eine Mehrzahl von Masseauswahlgatemustern GSG, die unter dem untersten, d. h. dem Substrat 300 nächsten, Zellengate gestapelt sind, und/oder eine Mehrzahl von Stringauswahlgatemustern SSG, die auf dem obersten Zellengate gestapelt sind. Die Isolationsmuster 310a der jeweiligen Stapelstrukturen 370a und 370b sind so ausgelegt, dass sie mehrere unterschiedliche Dicken aufweisen, die für die Eigenschaften des Bauelements geeignet sind.Each of the stack structures 370a and 370b includes gate patterns GSG, CG and SSG and isolation patterns 310a which are stacked alternately and repeatedly, as in the 8B and 8C shown. The gate patterns GSG, CG and SSG of each of the stack structures 370a and 370b include at least one mass selection gate pattern GSG, a plurality of cell gate patterns CG stacked on the ground selection gate pattern GSG, and at least one string selection gate pattern SSG disposed on the top, ie, the substrate 300 farthest, cell-grid pattern CG is stacked. In respective embodiments, each of the stack structures includes 370a and 370b a plurality of mass selection gate patterns GSG, which are below the bottom, ie the substrate 300 Next, cell gate are stacked, and / or a plurality of string selection gate patterns SSG stacked on the top cell gate. The isolation pattern 310a the respective stack structures 370a and 370b are designed so that they have several different thicknesses, which are suitable for the properties of the device.
Die Isolationsmuster 310a können eine Schicht aus Oxidmaterial beinhalten. Die Gatemuster GSG, CG und SSG beinhalten eine Schicht aus leitfähigem Material. Zum Beispiel können die Gatemuster GSG, CG und SSG wenigstens eine von einem dotierten Halbleiter (z. B. eine dotierte Siliciumschicht oder dergleichen), einer Metallschicht (z. B. eine Wolframschicht, eine Kupferschicht, eine Aluminiumschicht oder dergleichen), einer leitfähigen Metallnitridschicht (z. B. eine Titannitridschicht, eine Tantalnitridschicht oder dergleichen) und einer Übergangsmetallschicht (z. B. eine Titanschicht, eine Tantalschicht oder dergleichen) beinhalten.The isolation pattern 310a may include a layer of oxide material. The gate patterns GSG, CG and SSG include a layer of conductive material. For example, the gate patterns GSG, CG, and SSG may include at least one of a doped semiconductor (eg, a doped silicon layer or the like), a metal layer (eg, a tungsten layer, a copper layer, an aluminum layer, or the like), a conductive metal nitride layer (eg, a titanium nitride layer, a tantalum nitride layer, or the like) and a transition metal layer (eg, a titanium layer, a tantalum layer, or the like).
Eine Mehrzahl von vertikalen aktiven Mustern 330 durchdringt eine jeweilige der Stapelstrukturen 370a und 370b. Die vertikalen aktiven Muster 330 kontaktieren den Muldenbereich 301. Jedes der vertikalen aktiven Muster 330 beinhaltet ein vertikales Halbleitermuster 320 mit einer von verschiedenen Formen, z. B. einer Röhrenform oder einer Makaroni-Form. Ein Innenteil von jedem der vertikalen Halbleitermuster 320 ist mit einem dielektrischen Füllmuster 325 gefüllt. Jedes der vertikalen aktiven Muster 330 beinhaltet des Weiteren ein Halbleiter-Abdeckmuster 327, das auf dem dielektrischen Füllmuster 325 und auf dem vertikalen Halbleitermuster 320 angeordnet ist. Die vertikalen Halbleitermuster 320 und die Halbleiter-Abdeckmuster 327 können die gleiche Halbleitermaterialschicht wie das Substrat 300 beinhalten. Wenn zum Beispiel das Substrat 300 ein Siliciumsubstrat ist, können die vertikalen Halbleitermuster 320 und die Halbleiter-Abdeckmuster 327 eine Siliciumschicht beinhalten. Die vertikalen Halbleitermuster 320 und die Halbleiter-Abdeckmuster 327 können eine polykristalline Struktur oder eine einkristalline Struktur aufweisen. Die vertikalen Halbleitermuster 320 können mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sein oder können aus einer undotierten Halbleiterschicht bestehen. Ein Drainbereich ist in wenigstens einem Teil von jedem der Halbleiter-Abdeckmuster 327 angeordnet. Die Drainbereiche können mit Dotierstoffen eines zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert sein, der sich von dem ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet. Unterseiten der Drainbereiche können sich auf einem Niveau befinden, das an Oberseiten des obersten, d. h. von dem Substrat 300 am weitesten entfernten, Stringauswahlgatemuster SSG angrenzt.A plurality of vertical active patterns 330 penetrates a respective one of the stack structures 370a and 370b , The vertical active patterns 330 contact the trough area 301 , Each of the vertical active pattern 330 includes a vertical semiconductor pattern 320 with one of several forms, e.g. B. a tubular shape or a macaroni shape. An inner part of each of the vertical semiconductor patterns 320 is with a dielectric filling pattern 325 filled. Each of the vertical active patterns 330 further includes a semiconductor cover pattern 327 that on the dielectric filling pattern 325 and on the vertical semiconductor pattern 320 is arranged. The vertical semiconductor patterns 320 and the semiconductor cover patterns 327 may be the same semiconductor material layer as the substrate 300 include. If, for example, the substrate 300 is a silicon substrate, the vertical semiconductor patterns 320 and the semiconductor cover patterns 327 include a silicon layer. The vertical semiconductor patterns 320 and the semiconductor cover patterns 327 may have a polycrystalline structure or a monocrystalline structure. The vertical semiconductor patterns 320 may be doped with dopants of the first conductivity type or may consist of an undoped semiconductor layer. A drain region is in at least a part of each of the semiconductor cover patterns 327 arranged. The drain regions may be doped with dopants of a second conductivity type that is different from the first conductivity type. Bottoms of the drain regions may be at a level that is at tops of the top, ie, substrate 300 farthest, string selection gate pattern SSG adjacent.
Eine dielektrische Mehrfachschicht 360, die in 8B dargestellt ist, ist zwischen den Seitenwänden der vertikalen aktiven Muster 330 und jeweiligen der Gatemuster GSG, CG und SSG angeordnet. Die dielektrische Mehrfachschicht 360 beinhaltet eine dielektrische Tunnelschicht, eine Ladungsspeicherschicht und eine dielektrische Blockierschicht. Die dielektrische Tunnelschicht grenzt an die Seitenwände der vertikalen aktiven Muster 330 an, und die dielektrische Blockierschicht grenzt an die Gatemuster GSG, CG und SSG an. Die Ladungsspeicherschicht ist zwischen der dielektrischen Tunnelschicht und der dielektrischen Blockierschicht angeordnet. Die dielektrische Tunnelschicht kann eine Schicht aus Oxidmaterial und/oder eine Schicht aus Oxynitridmaterial beinhalten. Die dielektrische Blockierschicht kann eine dielektrische Schicht mit hohem k, z. B. eine Metalloxidschicht wie eine Hafniumoxidschicht und/oder eine Aluminiumoxidschicht, mit einer Dielektrizitätskonstanten beinhalten, die höher als jene der dielektrischen Tunnelschicht ist. Außerdem kann die dielektrische Blockierschicht des Weiteren eine dielektrische Barrierenschicht mit einer Energiebandlücke beinhalten, die größer als jene der dielektrischen Schicht mit hohem k ist. Die dielektrische Barrierenschicht ist zwischen der dielektrischen Schicht mit hohem k und der Ladungsspeicherschicht angeordnet. Die Ladungsspeicherschicht kann eine dielektrische Schicht mit Einfangstellen beinhalten, die in der Lage sind, Ladungen zu speichern. Zum Beispiel beinhaltet die Ladungsspeicherschicht eine Schicht aus Oxidmaterial und/oder eine Metalloxidschicht. Wenn sich die dielektrische Mehrfachschickt 360 zwischen einem der Zellengatemuster CG und den vertikalen aktiven Mustern 330 befindet, kann sie als ein Datenspeicherelement verwendet werden, um z. B. Logikdaten zu speichern. Wenn sich im Gegensatz dazu die dielektrische Mehrfachschicht 360 zwischen den Auswahlgatemustern GSG oder SSG und den jeweiligen vertikalen aktiven Mustern 330 befindet, kann sie als eine dielektrische Auswahl-Transistorgateschicht verwendet werden. Wenigstens ein Teil der dielektrischen Mehrfachschicht 360 kann sich horizontal erstrecken, um Oberseiten und Unterseiten der jeweiligen Gatemuster GSG, CG und SSG zu bedecken. In entsprechenden Ausführungsformen erstrecken sich alle Schichten, d. h. die dielektrische Tunnelschicht, die Ladungsspeicherschicht und die dielektrische Blockierschicht, der dielektrischen Mehrfachschicht 360 horizontal, um die Oberseiten und Unterseiten der Gatemuster GSG, CG und SSG zu bedecken, wie in 8C dargestellt.A dielectric multilayer 360 , in the 8B is shown between the sidewalls of the vertical active pattern 330 and respective gate patterns GSG, CG and SSG are arranged. The dielectric multilayer 360 includes a tunnel dielectric layer, a charge storage layer and a dielectric blocking layer. The tunnel dielectric layer is adjacent to the sidewalls of the vertical active patterns 330 and the dielectric blocking layer adjoins the gate patterns GSG, CG and SSG. The charge storage layer is disposed between the tunnel dielectric layer and the dielectric blocking layer. The tunnel dielectric layer may include a layer of oxide material and / or a layer of oxynitride material. The dielectric blocking layer may comprise a high k dielectric layer, e.g. A metal oxide layer such as a hafnium oxide layer and / or an aluminum oxide layer having a dielectric constant higher than that of the tunneling dielectric layer. In addition, the dielectric blocking layer may further include a dielectric barrier layer having an energy bandgap larger than that of the high-k dielectric layer. The dielectric barrier layer is disposed between the high-k dielectric layer and the charge storage layer. The charge storage layer may include a dielectric layer with trapping sites capable of storing charges. For example, the charge storage layer includes a layer of oxide material and / or a metal oxide layer. When the dielectric multiple sends 360 between one of the cell gate patterns CG and the vertical active patterns 330 can be used as a data storage element to B. store logic data. In contrast, when the dielectric multilayer 360 between the selection gate patterns GSG or SSG and the respective vertical active patterns 330 can be used as a dielectric select transistor gate layer. At least part of the dielectric multilayer 360 may extend horizontally to cover tops and bottoms of the respective gate patterns GSG, CG and SSG. In respective embodiments, all of the layers, ie, the tunnel dielectric layer, the charge storage layer, and the dielectric blocking layer, extend to the dielectric multiple layer 360 horizontally to cover the tops and bottoms of the gate patterns GSG, CG and SSG, as in 8C shown.
Jedes der vertikalen aktiven Muster 330 stellt einen einzelnen vertikalen Zellenstring bereit. Der vertikale Zellenstring beinhaltet eine Mehrzahl von Zellentransistoren, die sequentiell gestapelt und elektrisch seriell verbunden sind. Der vertikale Zellenstring beinhaltet des Weiteren wenigstens einen Masseauswahltransistor, der unter dem untersten, d. h. am nächsten zu dem Substrat 300, Zellentransistor gestapelt ist, und wenigstens einen Stringauswahltransistor auf dem obersten, d. h. von dem Substrat 300 am weitesten entfernten, Zellentransistor. In jedem der vertikalen Zellenstrings sind die Zellentransistoren an Kreuzungspunkten des vertikalen aktiven Musters 330 und der Zellengatemuster CG definiert. Des Weiteren sind die Masseauswahltransistoren an Kreuzungspunkten des vertikalen aktiven Musters 330 und der Masseauswahlgatemuster GSG definiert, und die Stringauswahltransistoren sind an Kreuzungspunkten des vertikalen aktiven Musters 330 und der Stringauswahlgatemuster SSG definiert. Jeder der Masseauswahltransistoren, der Zellentransistoren und der Stringauswahltransistoren in dem vertikalen Zellenstring beinhaltet einen vertikalen Kanalbereich, der an einer Seitenwand des vertikalen aktiven Musters 330 definiert ist. Der Masseauswahltransistor mit dem untersten, d. h. dem Substrat 300 nächsten, Masseauswahlgatemuster GSG kann des Weiteren einen horizontalen Kanalbereich beinhalten, der in dem Substrat 300 unterhalb des untersten Masseauswahlgatemuster GSG definiert ist.Each of the vertical active patterns 330 provides a single vertical cell string. The vertical cell string includes a plurality of cell transistors that are sequentially stacked and electrically connected in series. The vertical cell string further includes at least one ground selection transistor located below the bottom, ie closest to the substrate 300 Cell transistor is stacked, and at least one string selection transistor on the top, ie from the substrate 300 farthest, cell transistor. In each of the vertical cell strings, the cell transistors are at crossing points of the vertical active pattern 330 and the cell gate pattern CG is defined. Furthermore, the ground selection transistors are at crossing points of the vertical active pattern 330 and the ground selection gate pattern GSG, and the string selection transistors are at crossing points of the vertical active pattern 330 and the string selection gate pattern SSG defined. Each of the ground select transistors, the cell transistors, and the string select transistors in the vertical cell string includes a vertical channel region disposed on a sidewall of the vertical active pattern 330 is defined. The ground selection transistor with the bottom, ie the substrate 300 Next, ground select gate pattern GSG may further include a horizontal channel region formed in the substrate 300 is defined below the lowest mass selection gate pattern GSG.
Eine Mehrzahl von dielektrischen Puffermustern 303a ist zwischen den Stapelstrukturen 370a und 370b und dem Substrat 300 angeordnet. Demgemäß erstrecken sich die vertikalen aktiven Muster 330 in Richtung des Substrats 300, sie können z. B. zwischen angrenzenden dielektrischen Puffermustern 303a in Richtung des Substrats 300 vorragen. Mit anderen Worten sind die vertikalen aktiven Muster 330 in Kontakt mit dem Muldenbereich 301, selbst wenn die dielektrischen Puffermuster 303a vorhanden sind, z. B. auf gegenüberliegenden Seitenwänden von jedem der vertikalen aktiven Muster 330. Jedes der dielektrischen Puffermuster 303a kann ein Oxidmaterial beinhalten. Ein dielektrisches Abdeckmuster 335 ist auf jeder der Stapelstrukturen 370a und 370b und auf dem vertikalen aktiven Muster 330 angeordnet, das die jeweiligen der Stapelstrukturen 370a und 370b durchdringt. Gegenüberliegende Seitenwände des dielektrischen Abdeckmusters 335 können vertikal selbstjustiert zu gegenüberliegenden Seitenwänden der Stapelstruktur 370a und 370b darunter sein. Jedes der dielektrischen Abdeckmuster 335 kann ein Oxidmaterial, ein Nitridmaterial und/oder ein Oxynitridmaterial beinhalten.A plurality of dielectric buffer patterns 303a is between the stack structures 370a and 370b and the substrate 300 arranged. Accordingly, the vertical active patterns extend 330 in the direction of the substrate 300 , you can z. Between adjacent dielectric buffer patterns 303a in the direction of the substrate 300 protrude. In other words, the vertical active patterns 330 in contact with the trough area 301 even if the dielectric buffer pattern 303a are present, for. On opposite sidewalls of each of the vertical active patterns 330 , Each of the dielectric buffer patterns 303a may include an oxide material. A dielectric cover pattern 335 is on each of the stack structures 370a and 370b and on the vertical active pattern 330 arranged, which is the respective one of the stack structures 370a and 370b penetrates. Opposite side walls of the dielectric cover pattern 335 can be vertically self-aligned to opposite side walls of the stack structure 370a and 370b be under it. Each of the dielectric cover patterns 335 may include an oxide material, a nitride material and / or an oxynitride material.
Bezugnehmend auf die 8A bis 8C beinhaltet die Mehrzahl von Stapelstrukturen erste Stapelstrukturen 370a und zweite Stapelstrukturen 370b. Wie in 8A dargestellt, ist ein erster Graben 345a zwischen einem Paar angrenzender erster Stapelstrukturen 370a definiert. Der erste Graben 345a erstreckt sich in der ersten Richtung. Die ersten Stapelstrukturen 370a können so angeordnet sein, dass sie ein im Wesentlichen gleichmäßiges Rastermaß in der zweiten Richtung aufweisen. Ein gemeinsamer Sourcebereich 350 ist in dem Substrat 300 unter jedem der ersten Gräben 345a angeordnet. Detaillierter ist der gemeinsame Sourcebereich 350 in dem Muldenbereich 301 unter jedem der ersten Gräben 345a ausgebildet, wie in 8B dargestellt. Die gemeinsamen Sourcebereiche 350 können mit Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps dotiert sein. Das heißt, die gemeinsamen Sourcebereiche 350 können mit Dotierstoffen eines Leitfähigkeitstyps dotiert sein, der sich von jenem des Muldenbereichs 301 unterscheidet. Unterseiten der gemeinsamen Sourcebereiche 350 können sich auf einem höheren Niveau als einer Unterseite des Muldenbereichs 301 befinden. Die gemeinsamen Sourcebereiche 350 können sich aufgrund der ersten Gräben 345a auch in der ersten Richtung erstrecken.Referring to the 8A to 8C The plurality of stack structures includes first stack structures 370a and second stack structures 370b , As in 8A is a first ditch 345a between a pair of adjacent first stack structures 370a Are defined. The first ditch 345a extends in the first direction. The first stacking structures 370a may be arranged to have a substantially uniform pitch in the second direction. A common source area 350 is in the substrate 300 under each of the first trenches 345a arranged. More detailed is the common source area 350 in the trough area 301 under each of the first trenches 345a trained as in 8B shown. The common source areas 350 may be doped with dopants of the second conductivity type. That is, the common source areas 350 may be doped with dopants of a conductivity type different from that of the well region 301 different. Subpages of the common source areas 350 may be at a higher level than a bottom of the trough area 301 are located. The common source areas 350 may be due to the first trenches 345a also extend in the first direction.
Jeder der ersten Gräben 345a beinhaltet einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich. Die ersten und zweiten Bereiche von jedem der ersten Gräben 345a sind alternierend in der ersten Richtung angeordnet. Die ersten und zweiten Bereiche der ersten Gräben 345a weisen jeweils eine Breite in der zweiten Richtung auf. Detaillierter weisen die ersten Bereiche der ersten Gräben 345a eine erste Breite D1 auf, und die zweiten Bereiche der ersten Gräben 345a weisen eine zweite Breite D2 auf. In entsprechenden Ausführungsformen ist die zweite Breite D2 größer als die erste Breite D1. Die erste Breite D1 der ersten Bereiche kann im Wesentlichen gleichmäßig sein. Im Gegensatz dazu kann die zweite Breite D2 der zweiten Bereiche gemäß einer Position in der ersten Richtung variieren. Jeder der gemeinsamen Sourcebereiche 350 beinhaltet aufgrund einer planaren Gestalt der jeweiligen ersten Gräben 345a einen Nichtkontaktflächen-Bereich und einen Kontaktflächenbereich. Daher kann eine Breite der Kontaktflächenbereiche größer als jene der Nichtkontaktflächen-Bereiche seinf. Die Nichtkontaktflächen-Bereiche der gemeinsamen Sourcebereiche 350 sind unter den ersten Bereichen der ersten Gräben 345a angeordnet. In ähnlicher Weise sind die Kontaktflächenbereiche der gemeinsamen Sourcebereiche 350 unter den zweiten Bereichen der ersten Gräben 345a angeordnet.Each of the first trenches 345a includes a first area and a second area. The first and second regions of each of the first trenches 345a are arranged alternately in the first direction. The first and second areas of the first trenches 345a each have a width in the second direction. The first areas of the first trenches are more detailed 345a a first width D1, and the second regions of the first trenches 345a have a second width D2. In corresponding embodiments, the second width D2 is greater than the first width D1. The first width D1 of the first regions may be substantially uniform. In contrast, the second width D2 of the second regions may vary according to a position in the first direction. Each of the common source areas 350 includes due to a planar shape of the respective first trenches 345a a non-contact area and a pad area. Therefore, a width of the pad areas may be larger than that of the non-pad areas. The non-contact area areas of the common source areas 350 are among the first areas of the first trenches 345a arranged. Similarly, the contact surface regions are the common source regions 350 under the second areas of the first trenches 345a arranged.
Ein Paar von ersten isolierenden Abstandshaltern 378a ist auf gegenüberliegenden Seitenwänden innerhalb von jeder der ersten Gräben 345a angeordnet. Die gegenüberliegenden Seitenwände der ersten Gräben 345a erstrecken sich im Wesentlichen in der ersten Richtung. In entsprechenden Ausführungsformen kontaktiert das Paar von ersten isolierenden Abstandshaltern 378a in den jeweiligen ersten Bereichen der ersten Gräben 345a einander, kontaktiert einander z. B. direkt, während das Paar von ersten isolierenden Abstandshaltern 378a in den jeweiligen zweiten Bereichen der ersten Gräben 345a voneinander getrennt ist. Dies kann daran liegen, dass die zweite Breite D2 der zweiten Bereiche größer als die erste Breite D1 der ersten Bereiche ist. Als ein Ergebnis ist eine von dem Paar von ersten isolierenden Abstandshaltern 378a umgebene Öffnung 380a in jedem der zweiten Bereiche der ersten Gräben 345a definiert. Die ersten isolierenden Abstandshalter 378a können eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite aufweisen. Die ersten isolierenden Abstandshalter 378a können ein Oxidmaterial, ein Nitridmaterial und/oder ein Oxynitridmaterial beinhalten.A pair of first insulating spacers 378a is on opposite sidewalls within each of the first trenches 345a arranged. The opposite side walls of the first trenches 345a extend essentially in the first direction. In corresponding embodiments, the pair of first insulating spacers contacts 378a in the respective first areas of the first trenches 345a each other, contact each other z. B. directly, while the pair of first insulating spacers 378a in the respective second areas of the first trenches 345a is separated from each other. This may be because the second width D2 of the second regions is greater than the first width D1 of the first regions. As a result, one of the pair of first insulating spacers 378a surrounded opening 380a in each of the second areas of the first trenches 345a Are defined. The first insulating spacers 378a may have a substantially uniform width. The first insulating spacers 378a may include an oxide material, a nitride material and / or an oxynitride material.
Jede des Paars angrenzender erster Stapelstrukturen 370a, das den ersten Graben 345a definiert, beinhaltet einen ersten, an den ersten Bereich des ersten Grabens 345a angrenzenden Bereich und einen zweiten, an den zweiten Bereich des ersten Grabens 345a angrenzenden Bereich. Die ersten und zweiten Bereiche weisen eine Breite in der zweiten Richtung auf. Die Breite Wb der zweiten Bereiche ist geringer als die Breite Wa der ersten Bereiche. Dies kann daran liegen, dass die zweite Breite D2 der zweiten Bereiche größer als die erste Breite D1 der ersten Bereiche ist. Eine der gegenüberliegenden Seitenwände von jedem der ersten Gräben 345a beinhaltet sowohl eine Seitenwand der ersten Bereiche der ersten Stapelstrukturen 370a als auch eine Seitenwand der zweiten Bereiche der ersten Stapelstrukturen 370a. Die Seitenwand des zweiten Bereichs kann eine konkave Form aufweisen.Each of the pair of adjacent first stack structures 370a that the first ditch 345a defines, includes a first, to the first region of the first trench 345a adjacent area and a second, to the second area of the first trench 345a adjacent area. The first and second regions have a width in the second direction. The width Wb of the second regions is smaller than the width Wa of the first regions. This may be because the second width D2 of the second regions is greater than the first width D1 of the first regions. One of the opposite side walls of each of the first trenches 345a includes both a sidewall of the first regions of the first stack structures 370a as well as a sidewall of the second regions of the first stacked structures 370a , The side wall of the second region may have a concave shape.
Verbindungskontaktstifte 385a sind in jeweiligen Öffnungen 380a angeordnet. Die Verbindungskontaktstifte 385a sind mit den entsprechenden gemeinsamen Sourcebereichen 350 elektrisch verbunden. Die ersten Stapelstrukturen 370a und die Verbindungskontaktstifte 385a sind alternierend in der zweiten Richtung angeordnet, wie z. B. in 8A dargestellt. Jeder der Verbindungskontaktstifte 385a beinhaltet ein leitfähiges Material. Zum Beispiel beinhaltet jeder der Verbindungskontaktstifte 385a wenigstens eine von einer Metallschicht (z. B. einer Wolframschicht, einer Kupferschicht, einer Aluminiumschicht oder dergleichen), einer leitfähigen Metallnitridschicht (z. B. einer Titannitridschicht, einer Tantalnitridschicht oder dergleichen) und einer Übergangsmetallschicht (z. B. einer Titanschicht, einer Tantalschicht oder dergleichen).Connecting pins 385a are in respective openings 380a arranged. The connection pins 385a are with the corresponding common source areas 350 electrically connected. The first stacking structures 370a and the connection pins 385a are alternately arranged in the second direction, such as. In 8A shown. Each of the connection pins 385a includes a conductive material. For example, each of the connection pins includes 385a at least one of a metal layer (eg, a tungsten layer, a copper layer, an aluminum layer, or the like), a conductive metal nitride layer (eg, a titanium nitride layer, a tantalum nitride layer, or the like) and a transition metal layer (eg, a titanium layer, a Tantalum layer or the like).
Wie in 8A dargestellt, ist ein zweiter Graben 345b zwischen einem Paar angrenzender zweiter Stapelstrukturen 370b definiert. Der zweite Graben 345b erstreckt sich ebenfalls in der ersten Richtung. Der zweite Graben 345b weist eine dritte Breite D3 in der zweiten Richtung auf. Die dritte Breite D3 des zweiten Grabens 345b kann im Wesentlichen gleichmäßig sein. Ein Muldenaufnahmebereich 302 ist in dem Muldenbereich 301 unter dem zweiten Graben 345b angeordnet. Der Muldenaufnahmebereich 302 kann mit Dotierstoffen des gleichen Leitfähigkeitstyps, z. B. des ersten Leitfähigkeitstyps, wie der Muldenbereich 301 dotiert sein. Außerdem kann der Muldenaufnahmebereich 302 eine höhere Dotierstoffkonzentration als der Muldenbereich 301 aufweisen.As in 8A is a second trench 345b between a pair of adjacent second stack structures 370b Are defined. The second ditch 345b also extends in the first direction. The second ditch 345b has a third width D3 in the second direction. The third width D3 of the second trench 345b can be substantially uniform. A tray receiving area 302 is in the trough area 301 under the second ditch 345b arranged. The tray receiving area 302 can with dopants of the same conductivity type, eg. B. of the first conductivity type, such as the trough area 301 be doped. In addition, the trough receiving area 302 a higher dopant concentration than the well region 301 exhibit.
Ein Paar von zweiten isolierenden Abstandshaltern 378b ist jeweils auf gegenüberliegenden Seitenwänden innerhalb des zweiten Grabens 345b angeordnet. Die gegenüberliegenden Seitenwände des zweiten Grabens 345b erstrecken sich im Wesentlichen parallel in der ersten Richtung. Die dritte Breite D3 des zweiten Grabens 345b kann größer als die erste Breite D1 der ersten Bereiche des ersten Grabens 345a sein. Das Paar von zweiten isolierenden Abstandshaltern 378b ist voneinander getrennt. Eine Vertiefung 380b ist zwischen dem Paar von zweiten isolierenden Abstandshaltern 378b definiert. Die Vertiefung 380b erstreckt sich ebenfalls in der ersten Richtung.A pair of second insulating spacers 378b is respectively on opposite side walls within the second trench 345b arranged. The opposite side walls of the second trench 345b extend substantially parallel in the first direction. The third width D3 of the second trench 345b may be greater than the first width D1 of the first regions of the first trench 345a be. The pair of second insulating spacers 378b is separated from each other. A deepening 380b is between the pair of second insulating spacers 378b Are defined. The depression 380b also extends in the first direction.
Eine leitfähige Muldenleitung 385b ist in der Vertiefung 380b angeordnet und ist mit dem Muldenaufnahmebereich 302 elektrisch verbunden. Als ein Ergebnis ist die leitfähige Muldenleitung 385b mit dem Muldenbereich 301 elektrisch verbunden. In einem Betriebsmodus wird eine Muldenvorspannung, z. B. eine gegebene Spannung, dem Muldenbereich 301 durch die leitfähige Muldenleitung 385b zugeführt. Die leitfähige Muldenleitung 385b erstreckt sich in der ersten Richtung. Eine obere, d. h. vom Substrat 300 am weitesten entfernte, Oberfläche der leitfähigen Muldenleitung 385b kann sich auf im Wesentlichen dem gleichen Niveau wie Oberseiten der Verbindungskontaktstifte 385a befinden. Das heißt, die Oberseite der leitfähigen Muldenleitung 385b kann im Wesentlichen koplanar mit den Oberseiten der Verbindungskontaktstifte 385 sein. Die leitfähige Muldenleitung 385b beinhaltet ein leitfähiges Material. Zum Beispiel beinhaltet die leitfähige Muldenleitung 385b wenigstens eine von einer Metallschicht (z. B. einer Wolframschicht, einer Kupferschicht, einer Aluminiumschicht oder dergleichen), einer leitfähigen Metallnitridschicht (z. B. einer Titannitridschicht, einer Tantalnitridschicht oder dergleichen) und einer Übergangsmetallschicht (z. B. einer Titanschicht, einer Tantalschicht oder dergleichen). In entsprechenden Ausführungsformen beinhaltet die leitfähige Muldenleitung 385b das gleiche leitfähige Material wie die Verbindungskontaktstifte 385a.A conductive trough line 385b is in the depression 380b arranged and is with the trough receiving area 302 electrically connected. As a result, the conductive well conduit is 385b with the trough area 301 electrically connected. In an operating mode, a well bias, e.g. B. a given voltage, the trough area 301 through the conductive trough line 385b fed. The conductive trough line 385b extends in the first direction. An upper, ie from the substrate 300 farthest surface of the conductive trough line 385b can be at substantially the same level as tops of the connection pins 385a are located. That is, the top of the conductive well conduit 385b can be essentially coplanar with the tops of the connection pins 385 be. The conductive trough line 385b includes a conductive material. For example, the conductive well conduit includes 385b at least one of a metal layer (eg, a tungsten layer, a copper layer, an aluminum layer, or the like), a conductive metal nitride layer (eg, a titanium nitride layer, a tantalum nitride layer, or the like) and a transition metal layer (eg, a titanium layer, a Tantalum layer or the like). In embodiments, the conductive well conduit includes 385b the same conductive material as the connection pins 385a ,
Wie in 8B dargestellt, sind erste Muster 375a aus einem Metallhalbleiterverbindungsmaterial jeweils auf Oberseiten der gemeinsamen Sourcebereiche 350 angeordnet. Die ersten Muster 375a aus dem Metallhalbleiterverbindungsmaterial sind unter den ersten isolierenden Abstandshaltern 378a angeordnet. Die Verbindungskontaktstifte 385a kontaktieren jeweils die ersten Muster 375a aus dem Metallhalbleiterverbindungsmaterial. Jeder der Verbindungskontaktstifte 385a ist mit einem der gemeinsamen Sourcebereiche 350 durch eines der ersten Muster 375a aus dem Metallhalbleiterverbindungsmaterial elektrisch verbunden.As in 8B are shown, are first patterns 375a of a metal semiconductor interconnect material on tops of the common source regions, respectively 350 arranged. The first patterns 375a of the metal semiconductor interconnect material are among the first insulating spacers 378a arranged. The connection pins 385a Contact each of the first patterns 375a from the metal semiconductor compound material. Each of the connection pins 385a is with one of the common source areas 350 through one of the first patterns 375a electrically connected from the metal semiconductor interconnect material.
Bei Betrachtung in einer Draufsicht kann jedes der ersten Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial eine Linienform aufweisen, die sich in der ersten Richtung erstreckt, die sich z. B. ähnlich wie die gemeinsamen Sourcebereiche 350 erstreckt. Somit kann der elektrische Widerstand der gemeinsamen Sourcebereiche 350 signifikant reduziert sein, d. h. kann relativ niedrig sein. Jedes der ersten Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial beinhaltet einen ersten Bereich, der auf dem Nichtkontaktflächen-Bereich der jeweiligen gemeinsamen Sourcebereiche 350 angeordnet ist, und einen zweiten Bereich, der auf dem Kontaktflächenbereich der jeweiligen gemeinsamen Sourcebereiche 350 angeordnet ist. Von einem planaren Betrachtungspunkt kann eine Breite der zweiten Bereiche der ersten Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial größer als jene der ersten Bereiche der ersten Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial sein. Die Verbindungskontaktstifte 385a kontaktieren jeweilige zweite Bereiche der ersten Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial. Jedes der ersten Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial 375a kann ein Verbindungsmaterial mit einem Halbleiterelement des Substrats 300 und einem Metallelement beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet jedes der ersten Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial eine Metallsilicidschicht, wie eine Kobaltsilicidschicht, eine Titansilicidschicht und/oder eine Nickelsilicidschicht.When viewed in a plan view, each of the first patterns 375a made of metal semiconductor compound material having a line shape extending in the first direction, the z. B. similar to the common source regions 350 extends. Thus, the electrical resistance of the common source regions 350 can be significantly reduced, ie can be relatively low. Each of the first patterns 375a The metal semiconductor interconnect material includes a first region disposed on the non-contact area of the respective common source regions 350 is arranged, and a second area, on the contact surface area of the respective common source regions 350 is arranged. From a planar viewpoint, a width of the second regions of the first pattern 375a metal semiconductor interconnect material greater than that of the first regions of the first patterns 375a be made of metal semiconductor compound material. The connection pins 385a Contact respective second areas of the first patterns 375a made of metal semiconductor compound material. Each of the first patterns 375a out Metal semiconductor compound material 375a may be a bonding material with a semiconductor element of the substrate 300 and a metal element. For example, each of the first patterns includes 375a metal compound interconnect material; a metal silicide layer such as a cobalt silicide layer, a titanium silicide layer, and / or a nickel silicide layer.
Wie in 8C dargestellt, ist ein zweites Muster 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial auf dem Muldenaufnahmebereich 302 angeordnet. Das zweite Muster 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial ist unter den zweiten isolierenden Abstandshaltern 378b angeordnet, z. B. zwischen den zweiten isolierenden Abstandshaltern 378b und dem Muldenaufnahmebereich 302. Die leitfähige Muldenleitung 385b kontaktiert, z. B. kontaktiert direkt, das zweite Muster 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial. Somit ist die leitfähige Muldenleitung 385b durch das zweite Muster 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial und den Muldenaufnahmebereich 302 mit dem Muldenbereich 301 elektrisch verbunden. Von einem planaren Betrachtungspunkt erstreckt sich das zweite Muster 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial ebenfalls in der ersten Richtung, z. B. wie der Muldenaufnahmebereich 302. Als ein Ergebnis kann der elektrische Widerstand des Muldenaufnahmebereichs 302 signifikant reduziert sein, d. h. kann relativ niedrig sein. In entsprechenden Ausführungsformen beinhaltet das zweite Muster 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial eine Metallsilicidschicht, wie eine Kobaltsillcidschicht, eine Titansilicidschicht und/oder eine Nickelsilicidschicht. Das zweite Muster 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial kann aus der gleichen Materialschicht wie das erste Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial gebildet sein.As in 8C is a second pattern 375b of metal semiconductor interconnect material on the well receiving area 302 arranged. The second pattern 375b of metal semiconductor interconnect material is under the second insulating spacers 378b arranged, z. Between the second insulating spacers 378b and the tray receiving area 302 , The conductive trough line 385b contacted, z. B. contacted directly, the second pattern 375b made of metal semiconductor compound material. Thus, the conductive well conduit is 385b through the second pattern 375b metal semiconductor interconnect material and the well receiving area 302 with the trough area 301 electrically connected. From a planar viewpoint, the second pattern extends 375b metal semiconductor interconnect material also in the first direction, e.g. B. as the trough receiving area 302 , As a result, the electrical resistance of the well receiving area 302 can be significantly reduced, ie can be relatively low. In corresponding embodiments, the second pattern includes 375b a metal silicide layer such as a cobalt chloride layer, a titanium silicide layer and / or a nickel silicide layer. The second pattern 375b The metal semiconductor compound material may be made of the same material layer as the first pattern 375a be formed of metal semiconductor compound material.
In entsprechenden Ausführungsformen sind Schutzabstandshalter 372 auf Innenwänden der ersten und zweiten Gräben 345a und 345b angeordnet. Zum Beispiel ist jedes der ersten Muster 375a aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial auf dem gemeinsamen Sourcebereich 350 zwischen einem Paar angrenzender Schutzabstandshalter 372 in einem entsprechenden der ersten Gräben 345a angeordnet. Jeder der Schutzabstandshalter 372 in den ersten Gräben 345a ist zwischen einer Seitenwand des ersten Grabens 345a und einer Seitenwand des ersten isolierenden Abstandshalters 378a angeordnet. In ähnlicher Weise ist das zweite Muster 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial auf dem Muldenaufnahmebereich 302 zwischen einem Paar angrenzender Schutzabstandshalter 372 in dem zweiten Graben 345b angeordnet. Jeder der Schutzabstandshalter 372 in dem zweiten Graben 345b ist zwischen einer Seitenwand des zweiten Grabens 345b und einer Seitenwand des zweiten isolierenden Abstandshalters 378b angeordnet. Jeder der Schutzabstandshalter 372 kann ein Oxidmaterial, ein Nitridmaterial und/oder ein Oxynitridmaterial beinhalten.In corresponding embodiments, protective spacers 372 on inner walls of the first and second trenches 345a and 345b arranged. For example, each of the first patterns 375a of metal semiconductor interconnect material on the common source region 350 between a pair of adjacent protective spacers 372 in a corresponding one of the first trenches 345a arranged. Each of the protective spacers 372 in the first trenches 345a is between a sidewall of the first trench 345a and a side wall of the first insulating spacer 378a arranged. Similarly, the second pattern is 375b of metal semiconductor interconnect material on the well receiving area 302 between a pair of adjacent protective spacers 372 in the second trench 345b arranged. Each of the protective spacers 372 in the second trench 345b is between a side wall of the second trench 345b and a side wall of the second insulating spacer 378b arranged. Each of the protective spacers 372 may include an oxide material, a nitride material and / or an oxynitride material.
Eine dielektrische Zwischenschicht 388 kann auf dem Substrat 300 mit den Verbindungskontaktstiften 385a und der leitfähigen Muldenleitung 385b angeordnet sein. Die dielektrische Zwischenschicht 388 kann ein Oxidmaterial, ein Nitridmaterial und/oder ein Oxynitridmaterial beinhalten. Die Bitleitungen 395a können auf der dielektrischen Zwischenschicht 388 angeordnet sein. Bitleitungen 395a sind mit oberen Bereichen, d. h. Bereichen, die von dem Substrat 300 am weitesten entfernt sind, der vertikalen aktiven Muster 330 elektrisch verbunden. Insbesondere sind die Bitleitungen 395a mit den Drainbereichen in den vertikalen aktiven Mustern 330 elektrisch verbunden. Die Bitleitungen 395a können des Weiteren durch erste leitfähige Stifte 390a mit den oberen Bereichen der vertikalen aktiven Muster 330 elektrisch verbunden sein. Die ersten leitfähigen Stifte 390a durchdringen die dielektrische Zwischenschicht 388 und die dielektrischen Abdeckmuster 335, um die vertikalen aktiven Muster 330 zu kontaktieren.A dielectric interlayer 388 can on the substrate 300 with the connection pins 385a and the conductive well conduit 385b be arranged. The dielectric interlayer 388 may include an oxide material, a nitride material and / or an oxynitride material. The bitlines 395a can on the dielectric interlayer 388 be arranged. bit 395a are with upper areas, ie areas, of the substrate 300 farthest away, the vertical active pattern 330 electrically connected. In particular, the bitlines 395a with the drain regions in the vertical active patterns 330 electrically connected. The bitlines 395a can further by first conductive pins 390a with the upper areas of the vertical active pattern 330 be electrically connected. The first conductive pins 390a penetrate the dielectric interlayer 388 and the dielectric cover patterns 335 to the vertical active pattern 330 to contact.
Außerdem kann eine Verbindungsleitung 395b auf der dielektrischen Zwischenschicht 388 angeordnet sein. Die Verbindungsleitung 395b ist mit den Verbindungskontaktstiften 385a elektrisch verbunden. Die Verbindungsleitung 395b ist durch zweite leitfähige Stifte 390b mit den Verbindungskontaktstiften 385a elektrisch verbunden. Die zweiten leitfähigen Stifte 390b durchdringen die dielektrische Zwischenschicht 388, um die Verbindungskontaktstifte 385a zu kontaktieren.In addition, a connection line 395b on the dielectric interlayer 388 be arranged. The connection line 395b is with the connection pins 385a electrically connected. The connection line 395b is through second conductive pins 390b with the connection pins 385a electrically connected. The second conductive pins 390b penetrate the dielectric interlayer 388 to the connection pins 385a to contact.
Die Bitleitungen 395a und die Verbindungsleitung 395b können sich auf im Wesentlichen dem gleichen Niveau von der Oberseite des Substrats 300 befinden. Mit anderen Worten können die Bitleitungen 395a und die Verbindungsleitung 395b im Wesentlichen koplanar sein. In entsprechenden Ausführungsformen kann eine Zwischenverbindungsleitung auf der dielektrischen Zwischenschicht 388 angeordnet sein. Die Zwischenverbindungsleitung ist mit der leitfähigen Muldenleitung 385b elektrisch verbunden. Die Zwischenverbindungsleitung ist auf im Wesentlichen dem gleichen Niveau wie die Bitleitungen 395a und die Verbindungsleitung 395b angeordnet. Die Zwischenverbindungsleitung kann mit einem Ende oder beiden Enden der leitfähigen Muldenleitung 385b elektrisch verbunden sein.The bitlines 395a and the connection line 395b can be at essentially the same level from the top of the substrate 300 are located. In other words, the bitlines 395a and the connection line 395b to be essentially coplanar. In corresponding embodiments, an interconnect line may be on the dielectric interlayer 388 be arranged. The interconnection line is connected to the conductive well line 385b electrically connected. The interconnection line is at substantially the same level as the bit lines 395a and the connection line 395b arranged. The interconnection line may connect to one end or both ends of the conductive well conduit 385b be electrically connected.
Jeder der ersten und zweiten leitfähigen Stifte 390a und 390b kann wenigstens eine von einer Metallschicht (z. B. einer Wolframschicht, einer Kupferschicht, einer Aluminiumschicht oder dergleichen), einer leitfähigen Metallnitridschicht (z. B. einer Titannitridschicht, einer Tantalnitridschicht oder dergleichen) und einer Übergangsmetallschicht (z. B. einer Titanschicht, einer Tantalschicht oder dergleichen) beinhalten. Jede der Bitleitungen 395a und die Verbindungsleitung 395b können wenigstens eine von einer Metallschicht (z. B. einer Wolframschicht, einer Kupferschicht, einer Aluminiumschicht oder dergleichen), einer leitfähigen Metallnitridschicht (z. B. einer Titannitridschicht, einer Tantalnitridschicht oder dergleichen) und einer Übergangsmetallschicht (z. B. einer Titanschicht, einer Tantalschicht oder dergleichen) beinhalten.Each of the first and second conductive pins 390a and 390b For example, at least one of a metal layer (eg, a tungsten layer, a copper layer, an aluminum layer, or the like), a conductive metal nitride layer (eg, a titanium nitride layer, a tantalum nitride layer, or the like) and a transition metal layer (e.g. Titanium layer, a tantalum layer or the like). Each of the bit lines 395a and the connection line 395b At least one of a metal layer (eg, a tungsten layer, a copper layer, an aluminum layer, or the like), a conductive metal nitride layer (eg, a titanium nitride layer, a tantalum nitride layer, or the like) and a transition metal layer (eg, a titanium layer, a tantalum layer or the like).
8D stellt die Bitleitungen 395a und die Verbindungsleitung 395b in der Draufsicht von 8A dar. Bezugnehmend auf 8D erstrecken sich die Bitleitungen 395a und die Verbindungsleitung 395b im Wesentlichen parallel. Die Bitleitungen 395a und die Verbindungsleitung 395b kreuzen über den Stapelstrukturen 370a und 370b. Die Verbindungsleitung 395b überlappt mit einigen der vertikalen aktiven Muster 330, welche die Stapelstrukturen 370a und 370b durchdringen, wie in 8D dargestellt. Die vertikalen aktiven Muster 330, welche mit der Verbindungsleitung 395b überlappen, können vertikalen aktiven Dummy-Mustern entsprechen. Außerdem können die vertikalen aktiven Muster 330, welche teilweise mit der Verbindungsleitung 395b überlappen, ebenfalls den vertikalen aktiven Dummy-Mustern entsprechen. Die vertikalen aktiven Dummy-Muster sind nicht mit den Bitleitungen 395a elektrisch verbunden. 8D sets the bitlines 395a and the connection line 395b in the top view of 8A Referring to 8D the bitlines extend 395a and the connection line 395b essentially parallel. The bitlines 395a and the connection line 395b cross over the stack structures 370a and 370b , The connection line 395b overlaps with some of the vertical active patterns 330 which the stack structures 370a and 370b penetrate as in 8D shown. The vertical active patterns 330 , which with the connecting line 395b overlap, may correspond to vertical active dummy patterns. In addition, the vertical active patterns 330 , which partly with the connecting line 395b overlap, also corresponding to the vertical active dummy patterns. The vertical active dummy patterns are not with the bitlines 395a electrically connected.
Bezugnehmend auf die 8B und 8C können die zweiten Stapelstrukturen 370b Dummy-Mustern entsprechen. Das heißt, die vertikalen aktiven Muster 330, welche die zweiten Stapelstrukturen 370b durchdringen, können ebenfalls den vertikalen aktiven Dummy-Mustern entsprechen. Somit sind die vertikalen aktiven Muster 330, welche die zweiten Stapelstrukturen 370b durchdringen, nicht mit den Bitleitungen 395a elektrisch verbunden. In entsprechenden Ausführungsformen ist der erste leitfähige Stift 390a nicht auf den vertikalen aktiven Mustern 330 angeordnet, welche die zweiten Stapelstrukturen 370b durchdringen, um als die vertikalen aktiven Dummy-Muster zu agieren, wie in 8C dargestellt. In ähnlicher Weise braucht der erste leitfähige Stift 390a nicht auf den vertikalen aktiven Dummy-Mustern der vertikalen aktiven Muster 330 angeordnet sein, welche die ersten Stapelstrukturen 370a durchdringen. Die vertikalen aktiven Dummy-Muster, welche die ersten Stapelstrukturen 370a durchdringen, können teilweise mit der Verbindungsleitung 395b überlappen oder können bei Betrachtung in einer Draufsicht an die Verbindungsleitung 395b angrenzen.Referring to the 8B and 8C can the second stack structures 370b Match dummy patterns. That is, the vertical active patterns 330 which the second stack structures 370b can also correspond to the vertical dummy active patterns. Thus, the vertical active patterns 330 which the second stack structures 370b penetrate, not with the bitlines 395a electrically connected. In corresponding embodiments, the first conductive pin is 390a not on the vertical active patterns 330 arranged, which the second stack structures 370b penetrate to act as the vertical active dummy patterns, as in 8C shown. Similarly, the first conductive pin needs 390a not on the vertical active dummy patterns of the vertical active patterns 330 be arranged, which are the first stack structures 370a penetrate. The vertical active dummy patterns showing the first stacking structures 370a can penetrate partially with the connecting line 395b overlap or may, when viewed in a plan view of the connecting line 395b adjoin.
Gemäß entsprechenden Ausführungsformen dieses 3D-Halbleiterspeicherbauelements sind die gemeinsamen Sourcebereiche 350 durch die Verbindungskontaktstifte 385a mit der Verbindungsleitung 395b elektrisch verbunden. Somit ist der elektrische Widerstand der gemeinsamen Sourcebereiche 350 reduziert. Außerdem ist der Muldenbereich 301 mit der leitfähigen Muldenleitung 385b elektrisch verbunden. Somit ist der elektrische Widerstand des Muldenbereichs 301 reduziert. Als ein Ergebnis kann die Zuverlässigkeit des 3D-Halbleiterspeicherbauelements verbessert sein und kann relativ hoch sein.According to corresponding embodiments of this 3D semiconductor memory device, the common source regions 350 through the connection pins 385a with the connection line 395b electrically connected. Thus, the electrical resistance of the common source regions 350 reduced. In addition, the trough area 301 with the conductive trough line 385b electrically connected. Thus, the electrical resistance of the well region 301 reduced. As a result, the reliability of the 3D semiconductor memory device can be improved and can be relatively high.
Außerdem sind die Verbindungskontaktstifte 385a in den jeweiligen Öffnungen 380a angeordnet, die durch die ersten isolierenden Abstandshalter 378a definiert sind. Des Weiteren ist die leitfähige Muldenleitung 385b in der durch die zweiten isolierenden Abstandshalter 378b definierten Vertiefung 380b angeordnet. Das heißt, die Verbindungskontaktstifte 385a und die leitfähige Muldenleitung 385b können durch die ersten und zweiten isolierenden Abstandshalter 378a und 378b selbstjustiert sein. Somit ist ein Justierspielraum zwischen den Verbindungskontaktstiften 385a und den gemeinsamen Sourcebereichen 350 nicht erforderlich. In ähnlicher Weise ist ein Justierspielraum zwischen der leitfähigen Muldenleitung 385b und dem Muldenaufnahmebereich 302 nicht erforderlich. Als ein Ergebnis ist das 3D-Halbleiterspeicherbauelement verbessert/optimiert, um eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Integrationsdichte aufzuweisen.In addition, the connection pins are 385a in the respective openings 380a arranged through the first insulating spacers 378a are defined. Furthermore, the conductive well conduit is 385b in through the second insulating spacers 378b defined depression 380b arranged. That is, the connection pins 385a and the conductive well conduit 385b can through the first and second insulating spacers 378a and 378b be self-aligned. Thus, there is an adjusting clearance between the connecting contact pins 385a and the common source areas 350 not mandatory. Similarly, there is an adjustment margin between the conductive well conduit 385b and the tray receiving area 302 not mandatory. As a result, the 3D semiconductor memory device is improved / optimized to have a high reliability and a high integration density.
9 stellt eine weitere Ausführungsform als Variante der 3D-Halbleiterspeicherbauelemente der 8A bis 8D dar. Bezugnehmend auf 9 ist eine dielektrische Mehrfachschicht 460 zwischen Vertikalen aktiven Mustern 430 und den Gatemustern GSG, CG und SSG angeordnet. Die dielektrische Mehrfachschicht 460 kann eine dielektrische Tunnelschicht, eine Ladungsspeicherschicht und eine dielektrische Blockierschicht beinhalten. Die dielektrische Tunnelschicht, die Ladungsspeicherschicht und die dielektrische Blockierschicht können aus den gleichen Materialschichten wie die dielektrische Tunnelschicht, die Ladungsschicht und die dielektrische Blockierschicht gebildet sein, die unter Bezugnahme auf die 8A bis 8C beschrieben wurden. 9 represents a further embodiment as a variant of the 3D semiconductor memory devices of 8A to 8D Referring to 9 is a dielectric multilayer 460 between vertical active patterns 430 and the gate patterns GSG, CG and SSG. The dielectric multilayer 460 may include a tunnel dielectric layer, a charge storage layer, and a dielectric blocking layer. The tunneling dielectric layer, the charge storage layer and the dielectric blocking layer may be formed of the same material layers as the tunneling dielectric layer, the charging layer and the dielectric blocking layer described with reference to FIGS 8A to 8C have been described.
Die dielektrische Mehrfachschicht 460 beinhaltet eine erste Subschicht 455 und eine zweite Subschicht 457. Die erste Subschicht 455 kann sich vertikal erstrecken, um zwischen den vertikalen aktiven Mustern 430 und den Isolationsmustern 310a zu liegen. Die zweite Subschicht 457 kann sich horizontal erstrecken, um die Unterseiten und die Oberseiten der Gatemuster GSG, CG und SSG zu bedecken. Die erste Subschicht 455 beinhaltet wenigstens einen Teil der dielektrischen Tunnelschicht, und die zweite Subschicht 457 beinhaltet wenigstens einen Teil der dielektrischen Blockierschicht. Jede der ersten und zweiten Subschichten 455 und 457 kann die Ladungsspeicherschicht beinhalten. In entsprechenden Ausführungsformen beinhaltet die erste Subschicht 455 die dielektrische Tunnelschicht, die Ladungsspeicherschicht und die dielektrische Barrierenschicht, z. B. einen Teil der dielektrischen Blockierschicht, und die zweite Subschicht 457 beinhaltet die dielektrische Schicht mit hohem k, z. B. einen weiteren Teil der dielektrischen Blockierschicht. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Ausführungsformen beschränkt. Das heißt, die ersten und zweiten Subschichten 455 und 457 können eine Vielzahl weiterer Kombinationen aufweisen.The dielectric multilayer 460 includes a first sublayer 455 and a second sub-layer 457 , The first sub-layer 455 can extend vertically to between the vertical active patterns 430 and the insulation patterns 310a to lie. The second sub-layer 457 may extend horizontally to cover the bottoms and tops of the gate patterns GSG, CG and SSG. The first sub-layer 455 includes at least a portion of the tunnel dielectric layer, and the second sub-layer 457 includes at least a portion of the dielectric blocking layer. Each of the first and second sublayers 455 and 457 may include the charge storage layer. In corresponding embodiments, the first one includes sublayer 455 the tunnel dielectric layer, the charge storage layer and the dielectric barrier layer, e.g. B. a part of the dielectric blocking layer, and the second sub-layer 457 includes the high-k dielectric layer, e.g. B. another part of the dielectric blocking layer. However, the invention is not limited to such embodiments. That is, the first and second sublayers 455 and 457 can have a variety of other combinations.
Jedes der vertikalen aktiven Muster 430 beinhaltet ein erstes vertikales Halbleitermuster 427 und ein zweites vertikales Halbleitermuster 428. Die ersten vertikalen Halbleitermuster 427 sind zwischen den zweiten vertikalen Halbleitermustern 428 und den ersten Subschichten 455 angeordnet. Die ersten vertikalen Halbleitermuster 427 kontaktieren den Muldenbereich 301 aufgrund des Vorhandenseins von horizontalen Verlängerungen der ersten Subschichten 455 nicht, während die zweiten vertikalen Halbleitermuster 428 das erste vertikale Halbleitermuster 427 und den Muldenbereich 301 kontaktieren, z. B. direkt kontaktieren. Die zweiten vertikalen Halbleitermuster 428 können verschiedene Formen aufweisen, z. B. eine Makaroni-Form oder eine Röhrenform. Ein leerer Innenraum, der von jedem der zweiten vertikalen Halbleitermuster 428 umgeben ist, ist mit dem dielektrischen Füllmuster 325, z. B. dem in den 8B und 8C dargestellten dielektrischen Füllmuster 325, gefüllt. Jedes der vertikalen aktiven Muster 430 beinhaltet des Weiteren das Halbleiter-Abdeckmuster 327, z. B. das in den 8B und 8C dargestellte Halbleiter-Abdeckmuster 327. Die ersten und zweiten vertikalen Halbleitermuster 427 und 428 können die gleiche Halbleiterschicht wie das Substrat 300 beinhalten. Die ersten und zweiten vertikalen Halbleitermuster 427 und 428 können mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps dotiert sein. Alternativ können die ersten und zweiten vertikalen Halbleitermuster 427 und 428 undotierte Halbleitermuster sein, z. B. intrinsische Halbleitermuster. Ein mit Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps dotierter Drainbereich kann in wenigstens einem Teil von jedem der Halbleiter-Abdeckmuster 327 ausgebildet sein.Each of the vertical active patterns 430 includes a first vertical semiconductor pattern 427 and a second vertical semiconductor pattern 428 , The first vertical semiconductor patterns 427 are between the second vertical semiconductor patterns 428 and the first sublayers 455 arranged. The first vertical semiconductor patterns 427 contact the trough area 301 due to the presence of horizontal extensions of the first sublayers 455 not while the second vertical semiconductor pattern 428 the first vertical semiconductor pattern 427 and the trough area 301 contact, for. B. contact directly. The second vertical semiconductor pattern 428 can have different shapes, e.g. As a macaroni shape or a tubular shape. An empty interior of each of the second vertical semiconductor patterns 428 is surrounded with the dielectric filling pattern 325 , z. B. in the 8B and 8C illustrated dielectric filling pattern 325 , filled. Each of the vertical active patterns 430 further includes the semiconductor cover pattern 327 , z. B. in the 8B and 8C illustrated semiconductor cover pattern 327 , The first and second vertical semiconductor patterns 427 and 428 can be the same semiconductor layer as the substrate 300 include. The first and second vertical semiconductor patterns 427 and 428 may be doped with dopants of the first conductivity type. Alternatively, the first and second vertical semiconductor patterns 427 and 428 be undoped semiconductor patterns, z. B. intrinsic semiconductor patterns. A drain region doped with dopants of the second conductivity type may be present in at least a portion of each of the semiconductor cap patterns 327 be educated.
Bezugnehmend auf die 8A bis 9 sind die Schutzabstandshalter 372 und die Muster 375a und 375b aus Metallhalbleiterverbindungsmaterial in entsprechenden Ausführungsformen an dem 3D-Halbleiterspeicherbauelement wie jenen, die unter Bezugnahme auf die 1A bis 1C, unter Bezugnahme auf die 2A und 2B, unter Bezugnahme auf die 3A und 3B und/oder unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben wurden, angebracht.Referring to the 8A to 9 are the protective spacers 372 and the patterns 375a and 375b of metal semiconductor interconnect material in corresponding embodiments on the 3D semiconductor memory device such as those described with reference to FIGS 1A to 1C , referring to the 2A and 2 B , referring to the 3A and 3B and / or with reference to the 4A and 4B described, attached.
Die 10A, 11A, 12A, 13A, 14A, 15A, 16A und 17A sind zusammengesetzte Querschnittansichten entlang von Linien I-I' und II-II' von 8A, um Verfahrensschritte zur Herstellung eines 3D-Halbleiterspeicherbauelements gemäß entsprechenden Ausführungsformen darzustellen, und die 10B, 11B, 12B, 13B, 14B, 15B, 16B und 17B sind Querschnittansichten entlang von Linien II-II' von 8A, um die Schritte weiter darzustellen.The 10A . 11A . 12A . 13A . 14A . 15A . 16A and 17A are composite cross-sectional views taken along lines II 'and II-II' of FIG 8A to illustrate method steps for fabricating a 3D semiconductor memory device according to respective embodiments, and FIGS 10B . 11B . 12B . 13B . 14B . 15B . 16B and 17B are cross-sectional views along lines II-II 'of 8A to continue the steps.
Bezugnehmend auf die 10A und 10B werden Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps in einem Substrat 300 bereitgestellt, um einen Muldenbereich 301 zu bilden. Ein Muldenaufnahmebereich 302 wird in einem Teil des Muldenbereichs 301 gebildet, wie in 10B dargestellt. Der Muldenaufnahmebereich 302 kann mit Dotierstoffen des gleichen Leitfähigkeitstyps wie der Muldenbereich 301 dotiert werden. Die Dotierstoffkonzentration des Muldenaufnahmebereichs 302 kann höher als jene des Muldenbereichs 301 sein.Referring to the 10A and 10B become dopants of a first conductivity type in a substrate 300 provided to a trough area 301 to build. A tray receiving area 302 is in a part of the trough area 301 formed as in 10B shown. The tray receiving area 302 can with dopants of the same conductivity type as the trough area 301 be doped. The dopant concentration of the well receiving area 302 can be higher than that of the trough area 301 be.
Eine dielektrische Pufferschicht 303 wird auf dem Substrat 300 mit dem Muldenbereich 301 ausgebildet. Opferschichten 305 und Isolationsschichten 310 werden alternierend und wiederholt auf der dielektrischen Pufferschicht 303 gestapelt. Die Opferschichten 305 werden aus einer Materialschicht mit einer Ätzselektivität bezüglich der Isolationsschichten 310 gebildet. Zum Beispiel können die Isolationsschichten 310 aus einer Oxidschicht gebildet werden, und die Opferschichten 305 können aus einer Nitridschicht gebildet werden. Die dielektrische Pufferschicht 303 kann aus einer Oxidschicht gebildet werden.A dielectric buffer layer 303 will be on the substrate 300 with the trough area 301 educated. sacrificial layers 305 and insulation layers 310 are alternately and repeatedly on the dielectric buffer layer 303 stacked. The sacrificial layers 305 are made of a material layer having an etching selectivity with respect to the insulating layers 310 educated. For example, the insulation layers 310 are formed of an oxide layer, and the sacrificial layers 305 can be formed from a nitride layer. The dielectric buffer layer 303 can be formed from an oxide layer.
Die Isolationsschichten 310, die Opferschichten 305 und die dielektrische Pufferschicht 303 werden strukturiert, um eine Mehrzahl von Kanalöffnungen 315 zu bilden, welche die Muldenbereiche 301 freilegen. Dann wird eine konforme Halbleiterschicht auf dem Substrat 300 mit den Kanalöffnungen 315 gebildet, und eine dielektrische Füllschicht wird auf der Halbleiterschicht gebildet. Die dielektrische Füllschicht wird gebildet, um die Kanalöffnungen 315 zu füllen. Die dielektrische Füllschicht und die Halbleiterschicht werden planarisiert, bis die oberste, d. h. vom Substrat 300 am weitesten entfernte, Isolationsschicht 310 freigelegt ist, wodurch ein vertikales Halbleitermuster 320 und ein dielektrisches Füllmuster 325 in jeder der Kanalöffnungen 315 gebildet werden. Die vertikalen Halbleitermuster 320 und die dielektrischen Füllmuster 325 werden vertieft, so dass sich oberste, d. h. von dem Substrat 300 am weitesten entfernte, Oberflächen der vertikalen Halbleitermuster 320 und der dielektrischen Füllmuster 325 auf einem niedrigeren Niveau, d. h. näher bei dem Substrat 300, als eine Oberseite der obersten Isolationsschicht 310 befinden. Eine Halbleiter-Abdeckschicht wird auf dem Substrat 300 mit den vertieften vertikalen Halbleitermustern 320 und den vertieften dielektrischen Füllmustern 325 gebildet. Die Halbleiter-Abdeckschicht füllt die Kanalöffnungen 315, die auf den vertieften vertikalen Halbleitermustern 320 und den vertieften dielektrischen Füllmustern 325 bereitgestellt sind. Die Halbleiter-Abdeckschicht wird planarisiert, bis die oberste Isolationsschicht 310 freigelegt ist, wodurch eine Mehrzahl von Halbleiter-Abdeckmustern 327 gebildet wird. Jedes der vertikalen Halbleitermuster 320 und der Halbleiter-Abdeckmuster 327 darauf bildet ein vertikales aktives Muster 330. Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps werden in oberen Bereichen der vertikalen aktiven Muster 330 bereitgestellt, um eine Mehrzahl von Drainbereichen zu bilden.The insulation layers 310 , the sacrificial layers 305 and the dielectric buffer layer 303 are structured to a plurality of channel openings 315 to form which the trough areas 301 uncover. Then, a conformal semiconductor layer is formed on the substrate 300 with the channel openings 315 is formed, and a dielectric filling layer is formed on the semiconductor layer. The dielectric filling layer is formed around the channel openings 315 to fill. The dielectric filling layer and the semiconductor layer are planarized until the uppermost, ie from the substrate 300 furthest away, insulation layer 310 is exposed, creating a vertical semiconductor pattern 320 and a dielectric filling pattern 325 in each of the channel openings 315 be formed. The vertical semiconductor patterns 320 and the dielectric filling patterns 325 are deepened, so that topmost, ie from the substrate 300 farthest, vertical semiconductor pattern surfaces 320 and the dielectric filling pattern 325 at a lower level, ie closer to the substrate 300 as an upper surface of the uppermost insulating layer 310 are located. A semiconductor capping layer becomes on the substrate 300 with the recessed vertical semiconductor patterns 320 and the recessed dielectric fill patterns 325 educated. The semiconductor cover layer fills the channel openings 315 standing on the recessed vertical semiconductor patterns 320 and the recessed dielectric fill patterns 325 are provided. The semiconductor capping layer is planarized until the uppermost insulating layer 310 is exposed, whereby a plurality of semiconductor Abdeckmustern 327 is formed. Each of the vertical semiconductor patterns 320 and the semiconductor cover pattern 327 on it forms a vertical active pattern 330 , Dopants of a second conductivity type become in upper regions of the vertical active patterns 330 provided to form a plurality of drain regions.
Bezugnehmend auf die 11A und 11B wird eine dielektrische Abdeckschicht auf dem Substrat 300 mit den Drainbereichen gebildet. Die dielektrische Abdeckschicht, die Isolationsschichten 310 und die Opferschichten 305 werden strukturiert, um Gräben 345a und 345b zu bilden, die eine Mehrzahl von Gießmustern 340a und 340b definieren. Als ein Ergebnis werden dielektrische Abdeckmuster 335 auf den Gießmustern 340a beziehungsweise 340b gebildet. Die jeweiligen dielektrischen Abdeckmuster 335 sind vertikal selbstjustiert zu den jeweiligen Gießmustern 340a und 340b darunter. Das heißt, Seitenwände von jedem der dielektrischen Abdeckmuster 335 sind vertikal selbstjustiert zu Seitenwänden des entsprechenden der Gießmusters 340a und 340b.Referring to the 11A and 11B becomes a dielectric capping layer on the substrate 300 formed with the drain regions. The dielectric covering layer, the insulating layers 310 and the sacrificial layers 305 are structured to ditches 345a and 345b to form a plurality of casting patterns 340a and 340b define. As a result, dielectric cover patterns become 335 on the casting patterns 340a respectively 340b educated. The respective dielectric cover patterns 335 are vertically self-aligned to the respective casting patterns 340a and 340b underneath. That is, side walls of each of the dielectric cover patterns 335 are vertically self-aligned to sidewalls of the corresponding casting pattern 340a and 340b ,
Jedes der Gießmuster 340a und 340b beinhaltet Opfermuster 305a und Isolationsmuster 310a, die alternierend und wiederholt gestapelt werden. Die Mehrzahl von Gießmustern beinhaltet erste Gießmuster 340a und zweite Gießmuster 340b. Die Gräben beinhalten erste Gräben 345a und einen zweiten Graben 345b. Die ersten Gräben 345a sind zwischen einem Paar angrenzender erster Gießmuster 340a definiert, wie in 11A dargestellt. Der zweite Graben 345b ist zwischen einem Paar angrenzender zweiter Gießmuster 340b definiert, wie in 11B dargestellt. Die ersten und zweiten Gießmuster 340a und 340b können die gleiche planare Gestalt wie die in 8A dargestellten ersten und zweiten Stapelstrukturen 370a beziehungsweise 370b aufweisen. Das heißt, die planare Gestalt der ersten Gießmuster 340a kann die gleiche wie jene der in 8A dargestellten ersten Stapelstrukturen 370a sein, und die planare Gestalt der zweiten Gießmuster 340b kann die gleiche wie jene der in 8A dargestellten zweiten Stapelstrukturen 370b sein.Each of the casting patterns 340a and 340b includes sacrificial patterns 305a and isolation patterns 310a which are stacked alternately and repeatedly. The plurality of casting patterns includes first casting patterns 340a and second casting patterns 340b , The trenches contain first trenches 345a and a second ditch 345b , The first trenches 345a are between a pair of adjacent first casting patterns 340a defined as in 11A shown. The second ditch 345b is between a pair of adjacent second casting patterns 340b defined as in 11B shown. The first and second casting patterns 340a and 340b can be the same planar shape as the one in 8A illustrated first and second stack structures 370a respectively 370b exhibit. That is, the planar shape of the first casting patterns 340a can be the same as the one in 8A illustrated first stack structures 370a and the planar shape of the second casting patterns 340b can be the same as the one in 8A illustrated second stack structures 370b be.
Wie in 11A dargestellt, beinhaltet jeder der ersten Gräben 345a einen ersten Bereich mit einer ersten Breite D1 und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Breite D2. Die zweite Breite D2 kann größer als die erste Breite D1 sein. Jedes der ersten Gießmuster 340a beinhaltet einen ersten Teil angrenzend an den ersten Bereich der jeweiligen ersten Gräben 345a und einen zweiten Teil angrenzend an den zweiten Bereich der jeweiligen ersten Gräben 345a. Eine Breite Wb des zweiten Teils der jeweiligen ersten Gießmuster 340a kann geringer als eine Breite Wa des ersten Teils der jeweiligen ersten Gießmuster 340a sein. Wie in 11B dargestellt, weist der zweite Graben 345b eine dritte Breite D3 auf. Der zweite Graben 345b kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite aufweisen.As in 11A illustrated, each includes the first trenches 345a a first region having a first width D1 and a second region having a second width D2. The second width D2 may be greater than the first width D1. Each of the first casting patterns 340a includes a first part adjacent to the first region of the respective first trenches 345a and a second part adjacent to the second area of the respective first trenches 345a , A width Wb of the second part of the respective first casting patterns 340a may be less than a width Wa of the first part of the respective first casting patterns 340a be. As in 11B shown, the second trench points 345b a third width D3. The second ditch 345b may have a substantially uniform width.
Bezugnehmend auf die 11A und 11B werden Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps in den Muldenbereich 301 unter den ersten Gräben 345a injiziert, um gemeinsame Sourcebereiche 350 zu bilden. Das Substrat 300 unter dem zweiten Graben 345b kann durch ein Maskenmuster geschützt werden, während die Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps in den Muldenbereich 301 unter den ersten Gräben 345a injiziert werden. Der Muldenaufnahmebereich 302 befindet sich unter dem zweiten Graben 345b.Referring to the 11A and 11B become dopants of a second conductivity type in the trough area 301 under the first ditches 345a injected to common source areas 350 to build. The substrate 300 under the second ditch 345b can be protected by a mask pattern, while the dopants of the second conductivity type in the well region 301 under the first ditches 345a be injected. The tray receiving area 302 is located under the second ditch 345b ,
In entsprechenden Ausführungsformen wird der Muldenaufnahmebereich 302 vor dem Bilden der dielektrischen Pufferschicht 303 in dem Muldenbereich 301 gebildet, und der zweite Graben 345b ist zu dem Muldenaufnahmebereich 302 justiert. Alternativ wird der Muldenaufnahmebereich 302 nach der Bildung des zweiten Grabens 345b gebildet. Zum Beispiel werden nach der Bildung eines Maskenmusters, welches das Substrat 300 unter den ersten Gräben 345a bedeckt, Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps in den Muldenbereich 301 unter dem zweiten Graben 345b injiziert, um den Muldenaufnahmebereich 302 zu bilden. Derart wird der Muldenaufnahmebereich 302 so gebildet, dass er selbstjustiert zu dem zweiten Graben 345b ist.In corresponding embodiments, the tray receiving area becomes 302 before forming the dielectric buffer layer 303 in the trough area 301 formed, and the second trench 345b is to the tray receiving area 302 adjusted. Alternatively, the tray receiving area 302 after the formation of the second trench 345b educated. For example, after the formation of a mask pattern, which becomes the substrate 300 under the first ditches 345a covered, dopants of the first conductivity type in the trough area 301 under the second ditch 345b injected to the trough receiving area 302 to build. Such is the tray receiving area 302 so formed that it self-adjusts to the second trench 345b is.
Die dielektrische Pufferschicht 303 unter den ersten und zweiten Gräben 345a und 345b kann nach der Bildung der gemeinsamen Sourcebereiche 350 entfernt werden. Alternativ kann die dielektrische Pufferschicht 303 unter den ersten und zweiten Gräben 345a und 345b während der Bildung der ersten und zweiten Gräben 345a und 345b entfernt werden. Wenn die dielektrische Pufferschicht 303 unter den ersten und zweiten Gräben 345a und 345b entfernt ist, werden dielektrische Puffermuster 303a unter den Gießmustern 340a und 340b gebildet.The dielectric buffer layer 303 under the first and second trenches 345a and 345b can after the formation of the common source areas 350 be removed. Alternatively, the dielectric buffer layer 303 under the first and second trenches 345a and 345b during the formation of the first and second trenches 345a and 345b be removed. When the dielectric buffer layer 303 under the first and second trenches 345a and 345b is removed, become dielectric buffer pattern 303a under the casting patterns 340a and 340b educated.
Bezugnehmend auf die 12A und 12B werden die Opfermuster 305a entfernt, um leere Bereiche 355 zu bilden. Die leeren Bereiche 355 legen einige Teile von Seitenwänden der vertikalen aktiven Muster 330 frei. Die Isolationsmuster 310a können aus einer Materialschicht mit einer Ätzselektivität bezüglich der Opfermuster 305a gebildet werden. Somit können die Isolationsmuster 310a weiterhin verbleiben, selbst wenn die Opfermuster 305a entfernt sind. Die Isolationsmuster 310a werden von den vertikalen aktiven Mustern 330 getragen. Die leeren Bereiche 355 sind zwischen den gestapelten Isolationsmustern 310a angeordnet.Referring to the 12A and 12B become the sacrificial patterns 305a removed to empty areas 355 to build. The empty areas 355 put some parts of sidewalls of the vertical active pattern 330 free. The isolation pattern 310a can be made of a material layer with an etching selectivity with respect to the sacrificial pattern 305a be formed. Thus, the isolation patterns 310a remain, even if the victim patterns 305a are removed. The isolation pattern 310a be of the vertical active patterns 330 carried. The empty areas 355 are between the stacked insulation patterns 310a arranged.
Bezugnehmend auf die 13A und 13B wird eine dielektrische Mehrfachschicht 360 konform auf dem Substrat 300 mit den leeren Bereichen 355 gebildet, und eine die leeren Bereiche 355 füllende, leitfähige Gateschicht wird auf der dielektrischen Mehrfachschicht 360 gebildet. Teile der leitfähigen Gateschicht, die außerhalb der leeren Bereiche 355 gebildet werden, werden entfernt, um Gatemuster GSG, CG und SSG zu bilden, welche die leeren Bereiche 355 füllen. Als ein Ergebnis wird eine Mehrzahl von Stapelstrukturen 370a und 370b auf dem Substrat 300 gebildet. Jede der Stapelstrukturen 370a und 370b beinhaltet die Gatemuster GSG, CG und SSG sowie die Isolationsmuster 310a, die alternierend und wiederholt gestapelt werden. Teile der dielektrischen Mehrfachschicht 360, die außerhalb der leeren Bereiche 355 gebildet werden, werden nach der Bildung der Gatemuster GSG, CG und SSG entfernt.Referring to the 13A and 13B becomes a dielectric multilayer 360 compliant on the substrate 300 with the empty areas 355 formed, and one the empty areas 355 filling, conductive gate layer is on the dielectric multilayer 360 educated. Parts of the conductive gate layer outside the empty areas 355 are removed to form gate patterns GSG, CG and SSG containing the empty areas 355 to fill. As a result, a plurality of stack structures 370a and 370b on the substrate 300 educated. Each of the stack structures 370a and 370b includes the gate patterns GSG, CG and SSG as well as the isolation patterns 310a which are stacked alternately and repeatedly. Parts of the dielectric multilayer 360 that are outside the empty areas 355 are formed after the formation of the gate patterns GSG, CG and SSG are removed.
Die Mehrzahl von Stapelstrukturen beinhaltet erste Stapelstrukturen 370a und zweite Stapelstrukturen 370b. Jeder der ersten Gräben 345a ist zwischen einem Paar angrenzender erster Stapelstrukturen 370a definiert, und der zweite Graben 345b ist zwischen einem Paar angrenzender zweiter Stapelstrukturen 370b definiert.The plurality of stack structures include first stack structures 370a and second stack structures 370b , Each of the first trenches 345a is between a pair of adjacent first stack structures 370a defined, and the second trench 345b is between a pair of adjacent second stack structures 370b Are defined.
Bezugnehmend auf die 14A und 14B wird eine Schutzabstandshalterschicht konform auf dem Substrat 300 mit den Gatemustern GSG, CG und SSG gebildet. Die Schutzabstandshalterschicht wird anisotrop geätzt, um Schutzabstandshalter 372 auf Seitenwänden der ersten und zweiten Gräben 345a und 345b zu bilden.Referring to the 14A and 14B becomes a protective spacer layer conforming to the substrate 300 formed with the gate patterns GSG, CG and SSG. The protective spacer layer is anisotropically etched to protect spacers 372 on sidewalls of the first and second trenches 345a and 345b to build.
Erste Metallhalbleiterverbindungsmuster 375a werden nach der Bildung der Schutzabstandshalter 372 auf den gemeinsamen Sourcebereichen 350 gebildet. In ähnlicher Weise wird ein zweites Metallhalbleiterverbindungsmuster 375b auf dem Muldenaufnahmebereich 302 gebildet. Die ersten und zweiten Metallhalbleiterverbindungsmuster 375a und 375b können unter Verwendung einer Technik mit selbstjustiertem Silicid, z. B. SALICIDE, gleichzeitig gebildet werden. Zum Beispiel kann eine Metallschicht auf dem Substrat 300 mit den Schutzabstandshaltern 372 gebildet werden. Die Metallschicht kann die gemeinsamen Sourcebereiche 350 und den Muldenaufnahmebereich 302 kontaktieren, z. B. direkt kontaktieren. Ein Temperprozess kann derart durchgeführt werden, dass Metallatome in der Metallschicht auf Halbleiteratome in den gemeinsamen Sourcebereichen 350 und dem Muldenaufnahmebereich 302 reagieren. Als ein Ergebnis werden die ersten Metallhalbleiterverbindungsmuster 375a auf den gemeinsamen Sourcebereichen 350 gebildet, und das zweite Metallhalbleiterverbindungsmuster 375b wird auf dem Muldenaufnahmebereich 302 gebildet. Dann wird eine nicht reagierte Metallschicht entfernt. Der Metallbildungsprozess und der Temperprozess können unter Verwendung einer In-situ-Technik durchgeführt werden. Die Metallschicht kann auf einer Kobaltschicht, einer Nickelschicht oder einer Titanschicht gebildet werden.First metal semiconductor connection patterns 375a after the formation of the protective spacers 372 on the common source areas 350 educated. Similarly, a second metal semiconductor connection pattern becomes 375b on the tray receiving area 302 educated. The first and second metal semiconductor connection patterns 375a and 375b can be prepared using a self-aligned silicide technique, e.g. B. SALICIDE, are formed simultaneously. For example, a metal layer may be on the substrate 300 with the protective spacers 372 be formed. The metal layer may be the common source regions 350 and the tray receiving area 302 contact, for. B. contact directly. An annealing process may be performed such that metal atoms in the metal layer on semiconductor atoms in the common source regions 350 and the tray receiving area 302 react. As a result, the first metal semiconductor connection patterns become 375a on the common source areas 350 formed, and the second metal semiconductor connection pattern 375b is on the tray receiving area 302 educated. Then an unreacted metal layer is removed. The metal forming process and annealing process may be performed using an in situ technique. The metal layer may be formed on a cobalt layer, a nickel layer or a titanium layer.
Eine isolierende Abstandshalterschicht 378 wird auf dem Substrat 300 mit den Metallhalbleiterverbindungsmustern 375a und 375b gebildet. In entsprechenden Ausführungsformen füllt die isolierende Abstandshalterschicht die ersten Bereiche der ersten Gräben 345a, während die isolierende Abstandshalterschicht 378 konform in den zweiten Bereichen der ersten Gräben 345a gebildet wird. Dies liegt daran, dass die zweite Breite D2 der zweiten Bereiche größer als die erste Breite D1 der ersten Bereiche ist. Außerdem kann die isolierende Abstandshalterschicht 378 ebenfalls konform in dem zweiten Graben 345b gebildet werden.An insulating spacer layer 378 will be on the substrate 300 with the metal semiconductor connection patterns 375a and 375b educated. In corresponding embodiments, the insulating spacer layer fills the first regions of the first trenches 345a while the insulating spacer layer 378 compliant in the second areas of the first trenches 345a is formed. This is because the second width D2 of the second regions is larger than the first width D1 of the first regions. In addition, the insulating spacer layer 378 also compliant in the second trench 345b be formed.
Bezugnehmend auf die 15A und 15B wird die isolierende Abstandshalterschicht 378 anisotrop geätzt, um erste isolierende Abstandshalter 378a und zweite isolierende Abstandshalter 378b zu bilden. Die ersten isolierenden Abstandshalter 378a werden auf Seitenwänden, z. B. gegenüberliegenden Seitenwänden, der ersten Gräben 345a gebildet, und die zweiten isolierenden Abstandshalter 378b werden auf Seitenwänden, z. B. gegenüberliegenden Seitenwänden, des zweiten Grabens 345b gebildet.Referring to the 15A and 15B becomes the insulating spacer layer 378 anisotropically etched to first insulating spacers 378a and second insulating spacers 378b to build. The first insulating spacers 378a be on sidewalls, z. B. opposite side walls, the first trenches 345a formed, and the second insulating spacers 378b be on sidewalls, z. B. opposite side walls, the second trench 345b educated.
Jeder der ersten Gräben 345a beinhaltet den ersten Bereich mit der ersten Breite D1 und den zweiten Bereich mit der zweiten Breite D2. Das Paar von ersten isolierenden Abstandshaltern 378a in jedem der ersten Bereiche ist miteinander in Kontakt, z. B. in direktem Kontakt, wie in 15A dargestellt. Im Gegensatz dazu ist das Paar von ersten isolierenden Abstandshaltern 378a in jedem der zweiten Bereiche voneinander getrennt, wie des Weiteren in 15A dargestellt. Somit wird in jedem der zweiten Bereiche der ersten Gräben 345a eine von den ersten isolierenden Abstandshaltern 378a umgebene Öffnung 380a bereitgestellt. Die Öffnungen 380a in den zweiten Bereichen legen die ersten Metallhalbleiterverbindungsmuster 375a unter den zweiten Bereichen frei.Each of the first trenches 345a includes the first region having the first width D1 and the second region having the second width D2. The pair of first insulating spacers 378a in each of the first areas is in contact with each other, for. B. in direct contact, as in 15A shown. In contrast, the pair of first insulating spacers 378a in each of the second areas separated as further in 15A shown. Thus, in each of the second regions of the first trenches 345a one of the first insulating spacers 378a surrounded opening 380a provided. The openings 380a in the second areas, the first metal semiconductor connection patterns lay 375a free under the second areas.
Das Paar von zweiten isolierenden Abstandshaltern 378b in dem zweiten Graben 345b ist voneinander getrennt, wie in 15B dargestellt. Somit wird zwischen dem Paar von zweiten isolierenden Abstandshaltern 378b in dem zweiten Graben 345b eine Vertiefung 380b bereitgestellt. Die Vertiefung 380b legt die zweiten Metallhalbleiterverbindungsmuster 375b unter dem zweiten Graben 345b frei.The pair of second insulating spacers 378b in the second trench 345b is separated from each other, as in 15B shown. Thus, between the pair of second insulating spacers 378b in the second trench 345b a depression 380b provided. The depression 380b puts the second one Metal semiconductor compound pattern 375b under the second ditch 345b free.
Bezugnehmend auf die 16A und 16B wird eine leitfähige Schicht 385 auf dem Substrat 300 mit den ersten und zweiten isolierenden Abstandshaltern 378a und 378b gebildet. Die leitfähige Schicht 385 wird so gebildet, dass sie im Wesentlichen die Öffnungen 380a und die Vertiefung 380b füllt.Referring to the 16A and 16B becomes a conductive layer 385 on the substrate 300 with the first and second insulating spacers 378a and 378b educated. The conductive layer 385 is formed so that it is essentially the openings 380a and the depression 380b crowded.
Bezugnehmend auf die 17A und 17B wird die leitfähige Schicht 385 planarisiert, bis die isolierenden Abstandshalter 378a und 378b und/oder die dielektrischen Abdeckmuster 335 freigelegt sind, bis z. B. Oberflächen freigelegt sind, die von dem Substrat 300 am weitesten entfernt sind. Als ein Ergebnis werden die Öffnungen 380a füllende Verbindungskontaktstifte 385a gebildet, und es wird eine die Vertiefung 380b füllende leitfähige Muldenleitung 385b gebildet. Einige Teile der leitfähigen Schicht 385 können nach der Planarisierung der leitfähigen Schicht 385 auf den ersten isolierenden Abstandshaltern 378a in den ersten Bereichen der ersten Gräben 345a verbleiben. Die Reste der leitfähigen Schicht 385 können unter Verwendung eines Reinigungsprozesses entfernt werden. Alternativ können die Reste der leitfähigen Schicht 385 ohne Verwendung des Reinigungsprozesses verbleiben. Selbst wenn die Reste der leitfähigen Schicht 385 verbleiben können, werden die Reste der leitfähigen Schicht 385 durch eine nachfolgend gebildete isolierende Zwischenschicht elektrisch isoliert. Somit beeinflussen die Reste der leitfähigen Schicht 385 den Betrieb des 3D-Halbleiterspeicherbauelements nicht signifikant.Referring to the 17A and 17B becomes the conductive layer 385 planarized until the insulating spacers 378a and 378b and / or the dielectric cover patterns 335 are exposed until z. B. are exposed surfaces of the substrate 300 farthest away. As a result, the openings become 380a filling connection pins 385a formed, and it becomes a depression 380b filling conductive trough line 385b educated. Some parts of the conductive layer 385 can after the planarization of the conductive layer 385 on the first insulating spacers 378a in the first areas of the first trenches 345a remain. The remnants of the conductive layer 385 can be removed using a cleaning process. Alternatively, the remainders of the conductive layer 385 remain without using the cleaning process. Even if the remains of the conductive layer 385 can remain, the remains of the conductive layer 385 electrically insulated by a subsequently formed insulating intermediate layer. Thus, the remains of the conductive layer influence 385 the operation of the 3D semiconductor memory device is not significant.
Dann wird eine isolierende Zwischenschicht 388 auf dem Substrat 300 mit den Verbindungskontaktstiften 385a und der leitfähigen Muldenleitung 385b gebildet. Nachfolgend werden erste und zweite leitfähige Stifte 390a und 390b gebildet, welche die isolierende Zwischenschicht 388 durchdringen, wie z. B. in 8B dargestellt, und es werden Bitleitungen 395a und eine Verbindungsleitung 395b auf der isolierenden Zwischenschicht 388 gebildet, wie z. B. in den 8B bis 8D dargestellt. Demgemäß wird das unter Bezugnahme auf die 8A bis 8D beschriebene 3D-Halbleiterspeicherbauelement unter Verwendung der in den 10A bis 17B dargestellten Verfahrensschritte bereitgestellt.Then an insulating intermediate layer 388 on the substrate 300 with the connection pins 385a and the conductive well conduit 385b educated. The following are first and second conductive pins 390a and 390b formed, which is the insulating intermediate layer 388 penetrate, such. In 8B represented, and there are bitlines 395a and a connection line 395b on the insulating interlayer 388 formed, such. Tie 8B to 8D shown. Accordingly, with reference to FIGS 8A to 8D described 3D semiconductor memory device using the in the 10A to 17B provided method steps.
Gemäß den Fertigungsverfahren von entsprechenden Ausführungsformen werden die Öffnungen 380a und die Vertiefung 380b so gebildet, dass sie selbstjustiert zu den isolierenden Abstandshaltern 378a beziehungsweise 378b sind. Somit kann die Zuverlässigkeit des 3D-Halbleiterspeicherbauelements verbessert werden, und ein Prozessspielraum kann bei der Fertigung des 3D-Halbleiterspeicherbauelements erhöht werden.According to the manufacturing methods of respective embodiments, the openings 380a and the depression 380b so formed that they are self-aligned to the insulating spacers 378a respectively 378b are. Thus, the reliability of the 3D semiconductor memory device can be improved, and process margin can be increased in the fabrication of the 3D semiconductor memory device.
Die 18A bis 18C stellen ein Verfahren zur Herstellung des 3D-Halbleiterspeicherbauelements von 9 dar. Bezugnehmend auf 18A wird eine erste Subschicht 455 nach der Bildung von Kanalöffnungen 315 konform auf einem Substrat 300 gebildet. Eine erste Halbleiterschicht wird konform auf der ersten Subschicht 455 gebildet. Die erste Halbleiterschicht und die erste Subschicht 455 werden anisotrop geätzt, bis ein Muldenbereich 301 unter den Kanalöffnungen 315 freigelegt ist. Als ein Ergebnis werden erste vertikale Halbleitermuster 427 auf Seitenwänden der Kanalöffnungen 315 gebildet. Aufgrund des Vorhandenseins der ersten Subschicht 455 in den Kanalöffnungen 315 kontaktieren die ersten vertikalen Halbleitermuster 427 den Muldenbereich 301 nicht.The 18A to 18C provide a method of manufacturing the 3D semiconductor memory device of 9 Referring to 18A becomes a first sublayer 455 after the formation of channel openings 315 compliant on a substrate 300 educated. A first semiconductor layer becomes conformal on the first sublayer 455 educated. The first semiconductor layer and the first sub-layer 455 are etched anisotropically until a well area 301 under the canal openings 315 is exposed. As a result, first vertical semiconductor patterns become 427 on side walls of the channel openings 315 educated. Due to the presence of the first sub-layer 455 in the channel openings 315 Contact the first vertical semiconductor pattern 427 the trough area 301 Not.
Bezugnehmend auf 18B wird eine zweite Halbleiterschicht konform auf dem Substrat 300 mit den ersten vertikalen Halbleitermustern 427 gebildet, und eine dielektrische Füllschicht, welche die Kanalöffnungen 315 im Wesentlichen füllt, wird auf der zweiten Halbleiterschicht gebildet. Die dielektrische Füllschicht und die zweite Halbleiterschicht werden planarisiert, bis die oberste, d. h. von dem Substrat 300 am weitesten entfernte, Isolationsschicht 310 freigelegt ist, wodurch ein zweites vertikales Halbleitermuster 428 und ein dielektrisches Füllmuster 325 gebildet werden, das von dem zweiten vertikalen Halbleitermuster 428 in jeder der Kanalöffnungen 315 umgeben ist. Jedes der zweiten vertikalen Halbleitermuster 428 kontaktiert, kontaktiert z. B. direkt, das erste vertikale Halbleitermuster 427 und den Muldenbereich 301 in der Kanalöffnung 315. Die ersten und zweiten vertikalen Halbleitermuster 427 und 428 sowie die dielektrischen Füllmuster 325 werden derart vertieft, dass sich oberste, d. h. von dem Substrat 300 am weitesten entfernte, Oberflächen der ersten und zweiten vertikalen Halbleitermuster 427 und 428 und der dielektrischen Füllmuster 325 auf einem niedrigeren Niveau, d. h. dichter an dem Substrat 300, als eine Oberseite der obersten Isolationsschicht 310 befinden. Es werden Halbleiter-Abdeckmuster 327 gebildet, um die Kanalöffnungen 315 auf den vertieften ersten und zweiten vertikalen Halbleitermustern 427 und 428 und den vertieften dielektrischen Füllmustern 325 zu füllen. Die ersten und zweiten vertikalen Halbleitermuster 427 und 428 und das Halbleiter-Abdeckmuster 327 in jeder der Kanalöffnungen 315 bilden ein vertikales aktives Muster 430.Referring to 18B a second semiconductor layer conforms to the substrate 300 with the first vertical semiconductor patterns 427 formed, and a dielectric filling layer, which the channel openings 315 is substantially filled, is formed on the second semiconductor layer. The dielectric filling layer and the second semiconductor layer are planarized until the uppermost, ie, from the substrate 300 furthest away, insulation layer 310 is exposed, creating a second vertical semiconductor pattern 428 and a dielectric filling pattern 325 formed by the second vertical semiconductor pattern 428 in each of the channel openings 315 is surrounded. Each of the second vertical semiconductor patterns 428 contacted, contacted z. B. directly, the first vertical semiconductor pattern 427 and the trough area 301 in the canal opening 315 , The first and second vertical semiconductor patterns 427 and 428 as well as the dielectric filling patterns 325 are deepened so that the top, ie from the substrate 300 farthest surfaces of the first and second vertical semiconductor patterns 427 and 428 and the dielectric filling pattern 325 at a lower level, ie closer to the substrate 300 as an upper surface of the uppermost insulating layer 310 are located. There will be semiconductor cover patterns 327 formed around the channel openings 315 on the recessed first and second vertical semiconductor patterns 427 and 428 and the recessed dielectric fill patterns 325 to fill. The first and second vertical semiconductor patterns 427 and 428 and the semiconductor cover pattern 327 in each of the channel openings 315 form a vertical active pattern 430 ,
Eine dielektrische Abdeckschicht wird auf dem Substrat 300 mit den Halbleiter-Abdeckmustern 327 gebildet. Die dielektrische Abdeckschicht, die Isolationsschichten 310 und die Opferschichten 305 werden strukturiert, um erste Gräben 345a zu bilden. Ein zweiter Graben, z. B. der zweite Graben 345b von 8C, wird während der Bildung der ersten Gräben 345a gebildet. Die ersten Gräben 345a legen Opferrnuster frei, und die Opfermuster werden entfernt, um leere Bereiche 355 zu bilden. Die leeren Bereiche 355 legen die ersten Subschichten 455 auf Seitenwänden der vertikalen aktiven Muster 430 frei.A dielectric capping layer is placed on the substrate 300 with the semiconductor cover patterns 327 educated. The dielectric covering layer, the insulating layers 310 and the sacrificial layers 305 are structured to first trenches 345a to build. A second trench, z. B. the second trench 345b from 8C , is during the formation of the first trenches 345a educated. The first trenches 345a expose victim patterns, and the victim patterns are removed to empty areas 355 to build. The empty areas 355 put the first sublayers 455 on sidewalls of the vertical active patterns 430 free.
Bezugnehmend auf 18C wird eine zweite Subschicht 457 konform auf dem Substrat 300 mit den leeren Bereichen 355 gebildet, und eine leitfähige Gateschicht wird auf der zweiten Subschicht 457 gebildet. Die leitfähige Gateschicht wird so gebildet, dass sie die leeren Bereiche 355 im Wesentlichen füllt. Teile der leitfähigen Gateschicht, die außerhalb der leeren Bereiche 355 gebildet werden, werden entfernt, um Gatemuster GSG, CG und SSG zu bilden, welche die leeren Bereiche 355 im Wesentlichen füllen. Die erste Subschicht 455 und die zweite Subschicht 457 bilden eine dielektrische Mehrfachschicht 460. Nachfolgende Prozesse können unter Verwendung der in den 14A bis 17A und den 14B bis 17B dargestellten Verfahrensschritte durchgeführt werden.Referring to 18C becomes a second sublayer 457 compliant on the substrate 300 with the empty areas 355 formed, and a conductive gate layer is on the second sub-layer 457 educated. The conductive gate layer is formed to cover the empty areas 355 essentially fills. Parts of the conductive gate layer outside the empty areas 355 are removed to form gate patterns GSG, CG and SSG containing the empty areas 355 essentially fill. The first sub-layer 455 and the second sub-layer 457 form a dielectric multilayer 460 , Subsequent processes can be performed using the methods described in US Pat 14A to 17A and the 14B to 17B Process steps are performed.
Komponenten der 3D-Halbleiterspeicherbauelemente gemäß entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung können in verschiedenen Formen kombiniert/ausgeführt werden. Zum Beispiel kann das 3D-Halbleiterspeicherbauelement unter Verwendung verschiedener Packungstechniken verkapselt werden. Zum Beispiel kann das 3D-Halbleiterspeicherbauelement unter Verwendung irgendeiner von einer Packung-auf-Packung(POP)-Technik, einer Ball-Grid-Arrays(BGAs)-Technik, einer Chip-Scale-Packungen(CSPs)-Technik, einer Plastic-Leaded-Chipträger(PLCC)-Technik, einer Plastic-Dual-in-Line-Packung(PDIP)-Technik, einer Die-in-Waffle-Packung-Technik, einer Die-in-Wafer-Form-Technik, einer Chip-on-Board(COB)-Technik, einer keramischen Dual-in-Line-Packung(CERDIP)-Technik, einer Plastic-Quad-Flat-Packung(MQFP)-Technik, einer Thin-Quad-Flat-Packung(TQFP)-Technik, einer Small-Outline-Packung(SOIC)-Technik, einer Shrink-Small-Outline-Packung(SSOP)-Technik, elner Thin-Small-Outline-Packung(TSOP)-Technik, einer System-in-Packung(SIP)-Technik, einer Multi-Chip-Packung(MCP)-Technik, einer Technik mit auf Waferniveau gefertigter Packung (WFP) und einer auf Waferniveau prozessierten Stapelpackungs(WSP)-Technik verkapselt werden.Components of the 3D semiconductor memory devices according to respective embodiments of the invention may be combined / embodied in various forms. For example, the 3D semiconductor memory device may be encapsulated using various packaging techniques. For example, the 3D semiconductor memory device may be fabricated using any of a pack-on-pack (POP) technique, a ball grid array (BGAs) technique, a chip-scale packaging (CSPs) technique, a plastic Leaded chip carrier (PLCC) technology, a plastic dual in-line packaging (PDIP) technique, a die-in-waffle packaging technique, a die-in-wafer-forming technique, a chip on-board (COB) technology, a ceramic dual-in-line package (CERDIP) technique, a plastic quad flat pack (MQFP) technique, a thin quad flat pack (TQFP), Technology, a Small Outline Pack (SOIC) technique, a Shrink Small Outline Pack (SSOP) technique, a Thin Small Outline Pack (TSOP) technique, a system-in-pack (SIP ), A multi-chip packaging (MCP) technique, a wafer-level fabricated packing (WFP) technique, and a wafer-level processed stack packing (WSP) technique.
Die Packung, in der ein 3D-Halbleiterspeicherbauelement angebracht ist, kann des Weiteren wenigstens ein Halbleiterbauelement, z. B. eine Steuereinheit, ein Speicherbauelement und/oder ein Hybridbauelement mit einer Funktion beinhalten, die sich von jener des 3D-Halbleiterspeicherbauelement unterscheidet.The package in which a 3D semiconductor memory device is mounted may further include at least one semiconductor device, e.g. For example, a control unit, a memory device, and / or a hybrid device having a function different from that of the 3D semiconductor memory device.
19 stellt ein Beispiel eines elektronischen Systems 1100 dar, das ein oder mehrere 3D-Halbleiterspeicherbauelemente gemäß der Erfindung beinhaltet. Bezugnehmend auf 19 beinhaltet das elektronische System 1100 eine Steuereinheit 1110, eine Eingabe/Ausgabe(E/A)-Einheit 1120, ein Speicherbauelement 1130, eine Schnittstelleneinheit 1140 und einen Datenbus 1150. Wenigstens zwei von der Steuereinheit 1110, der E/A-Einheit 1120, des Speicherbauelements 1130 und der Schnittstelleneinheit 1140 können über den Datenbus 1150 miteinander kommunizieren. Der Datenbus 1150 entspricht einem Pfad, durch den elektrische Signale übertragen werden. 19 represents an example of an electronic system 1100 which includes one or more 3D semiconductor memory devices according to the invention. Referring to 19 includes the electronic system 1100 a control unit 1110 , an input / output (I / O) unit 1120 , a memory device 1130 , an interface unit 1140 and a data bus 1150 , At least two from the control unit 1110 , the I / O unit 1120 , of the memory device 1130 and the interface unit 1140 can over the data bus 1150 communicate with each other. The data bus 1150 corresponds to a path through which electrical signals are transmitted.
Die Steuereinheit 1110 kann wenigstens einen von einem Mikroprozessor, einem digitalen Signalprozessor, einem Mikrocontroller oder einem anderen Logikbauelement beinhalten. Ein anderes Logikbauelement kann eine ähnliche Funktion wie irgendeiner des Mikroprozessors, des digitalen Signalprozessors und des Mikrocontrollers aufweisen. Die E/A-Einheit 1120 kann ein Keypad, ein Keyboard oder eine Anzeigeeinheit beinhalten. Das Speicherbauelement 1130 kann Daten und/oder Befehle speichern. Das Speicherbauelement 1130 kann wenigstens ein 3D-Halbleiterspeicherbauelement gemäß der hierin beschriebenen Erfindung beinhalten. Das Speicherbauelement 1130 kann des Weiteren einen weiteren Typ von Halbleiterspeicherbauelementen beinhalten, d. h. einen Typ, der sich von dem 3D-Halbleiterspeicherbauelement der Erfindung unterscheidet. Zum Beispiel kann das Speicherbauelement 1130 des Weiteren ein Magnetspeicherbauelement, ein Phasenänderungsspeicherbauelement, ein dynamisches Speicherbauelement mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) und/oder ein statisches Speicherbauelement mit wahlfreiem Zugriff (SRAM) beinhalten. Die Schnittstelleneinheit 1140 überträgt elektrische Daten zu einem Kommunikationsnetzwerk oder empfängt elektrische Daten von einem Kommunikationsnetzwerk. Die Schnittstelleneinheit 1140 kann drahtlos oder mit Kabel arbeiten. Zum Beispiel beinhaltet die Schnittstelleneinheit 1140 eine Antenne für eine drahtlose Kommunikation oder einen Sendeempfänger für eine Kabelkommunikation. Das elektronische System 1100 kann des Weiteren ein schnelles DRAM-Bauelement und/oder ein schnelles SRAM-Bauelement beinhalten, das als Cache-Speicher zur Verbesserung eines Betriebs der Steuereinheit 1110 wirkt.The control unit 1110 may include at least one of a microprocessor, a digital signal processor, a microcontroller or other logic device. Another logic device may have a similar function as any of the microprocessor, the digital signal processor, and the microcontroller. The I / O unit 1120 may include a keypad, a keyboard, or a display unit. The memory device 1130 can store data and / or commands. The memory device 1130 may include at least one 3D semiconductor memory device according to the invention described herein. The memory device 1130 may further include another type of semiconductor memory devices, that is, a type different from the 3D semiconductor memory device of the invention. For example, the memory device 1130 further includes a magnetic memory device, a phase change memory device, a dynamic random access memory (DRAM) device, and / or a static random access memory (SRAM) device. The interface unit 1140 transmits electrical data to a communication network or receives electrical data from a communication network. The interface unit 1140 can work wirelessly or with cable. For example, the interface unit includes 1140 an antenna for wireless communication or a transceiver for cable communication. The electronic system 1100 may further include a fast DRAM device and / or a fast SRAM device serving as a cache to improve operation of the controller 1110 acts.
Das elektronische System 1100 kann auf einen Personal-digital-Assistant (PDA), einen tragbaren Computer, ein Web-Tablet, ein drahtloses Telefon, ein Mobiltelefon, ein digitales Musikabspielgerät, eine Speicherkarte oder ein anderes elektronisches Produkt angewendet werden. Das andere elektronische Produkt kann Informationsdaten drahtlos empfangen oder senden.The electronic system 1100 can be applied to a personal digital assistant (PDA), a portable computer, a web tablet, a wireless phone, a mobile phone, a digital music player, a memory card or other electronic product. The other electronic product can receive or transmit information data wirelessly.
20 stellt ein Beispiel einer Speicherkarte 1200 dar, die ein oder mehrere der 3D-Halbleiterspeicherbauelemente gemäß der Erfindung beinhaltet. Bezugnehmend auf 20 beinhaltet die Speicherkarte 1200 ein Speicherbauelement 1210. Das Speicherbauelement 1210 kann wenigstens ein 3D-Halbleiterspeicherbauelement gemäß der hierin beschriebenen Erfindung beinhalten. Das Speicherbauelement 1210 kann des Weiteren einen anderen Typ von Halbleiterbauelementen beinhalten, d. h. einen Typ, der sich von den hierin beschriebenen dreidimensionalen Halbleiterspeicherbauelementen unterscheidet. Zum Beispiel kann das Speicherbauelement 1210 des Weiteren ein Magnetspeicherbauelement, ein Phasenänderungsspeicherbauelement, ein dynamisches Speicherbauelement mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) und/oder ein statisches Speicherbauelement mit wahlfreiem Zugriff beinhalten. Die Speicherkarte 1200 beinhaltet eine Speichersteuereinheit 1220, die eine Datenkommunikation zwischen einem Host und dem Speicherbauelement 1210 steuert. 20 represents an example of a memory card 1200 which includes one or more of the 3D semiconductor memory devices according to the invention. Referring to 20 includes the memory card 1200 a memory device 1210 , The memory device 1210 may include at least one 3D semiconductor memory device according to the invention described herein. The memory device 1210 may further include another type of semiconductor devices, that is, a type different from the three-dimensional semiconductor memory devices described herein. For example, the memory device 1210 further includes a magnetic memory device, a phase change memory device, a dynamic random access memory (DRAM) device, and / or a static random access memory device. The memory card 1200 includes a memory controller 1220 involving a data communication between a host and the memory device 1210 controls.
Die Speichersteuereinheit 1220 beinhaltet eine Verarbeitungseinheit 1222, z. B. eine Zentralprozessoreinheit (CPU), die Gesamtoperationen der Speicherkarte 1200 steuert. Außerdem beinhaltet die Speichersteuereinheit 1220 ein SRAM-Bauelement 1221, das als Betriebsspeicher der Verarbeitungseinheit 1222 verwendet wird. Außerdem beinhaltet die Speichersteuereinheit 1220 eine Host-Schnittstellen(I/F)-Einheit 1223 und eine Speicherschnittstellen(I/F)-Einheit 1225. Die Host-Schnittstelleneinheit 1223 kann so konfiguriert sein, dass sie ein Datenkommunikationsprotokoll beinhaltet. Die Speicherschnittstelleneinheit 1225 steuert die Kommunikation zwischen der Speichersteuereinheit 1220 und dem Speicherbauelement 1210. Die Speichersteuereinheit 1220 beinhaltet des Weiteren einen Fehlerprüf- und -korrektur(ECC)-Block 1224. Der ECC-Block 1224 detektiert und korrigiert Fehler von Daten, die aus dem Speicherbauelement 1210 ausgelesen werden. Die Speicherkarte 1200 kann des Weiteren ein Festspeicher(ROM)-Bauelement beinhalten, das Kodedaten zur Schnittstellenverbindung mit dem Hast speichert. Die Speicherkarte 1200 kann als eine tragbare Datenspeicherkarte verwendet werden. Alternativ kann die Speicherkarte 1200 Festplatten von Computersystemen durch Festkörper-Laufwerke der Computersysteme ersetzen.The memory controller 1220 includes a processing unit 1222 , z. A central processing unit (CPU), the overall operations of the memory card 1200 controls. In addition, the memory controller includes 1220 an SRAM device 1221 as the operating memory of the processing unit 1222 is used. In addition, the memory controller includes 1220 a host interface (I / F) unit 1223 and a memory interface (I / F) unit 1225 , The host interface unit 1223 may be configured to include a data communication protocol. The storage interface unit 1225 controls the communication between the memory controller 1220 and the memory device 1210 , The memory controller 1220 further includes an error checking and correction (ECC) block 1224 , The ECC block 1224 detects and corrects errors of data coming from the memory device 1210 be read out. The memory card 1200 may further include a read-only memory (ROM) device storing code data for interfacing with the haste. The memory card 1200 Can be used as a portable data storage card. Alternatively, the memory card 1200 Replace hard drives of computer systems with solid state drives of computer systems.
Gemäß entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung können Verbindungskontaktstifte jeweilige gemeinsame Sourcebereiche kontaktieren, z. B. direkt kontaktieren. Somit kann der elektrische Widerstand von jedem der gemeinsamen Sourcebereiche reduziert/minimiert werden. Des Weiteren kann jeder der Verbindungskontaktstifte angrenzend/neben einem zweiten Teil einer Stapelstruktur angeordnet werden, und der zweite Teil der Stapelstruktur kann eine relativ geringe Breite aufweisen. Somit kann ein planares Gebiet eines Teils von jedem der gemeinsamen Sourcebereiche, der mit den Verbindungskontaktstiften elektrisch verbunden ist, innerhalb eines begrenzten Gebiets aufgrund des Vorhandenseins der relativ schmalen zweiten Teile der Stapelstrukturen vergrößert/maximiert werden, d. h. kann relativ groß sein. Demgemäß ist das 3D-Halbleiterspeicherbauelement gemäß der Erfindung verbessert/optimiert, um eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Integrationsdichte aufzuweisen.According to respective embodiments of the invention, connection pins may contact respective common source regions, e.g. B. contact directly. Thus, the electrical resistance of each of the common source regions can be reduced / minimized. Further, each of the connection contact pins may be disposed adjacent / adjacent to a second part of a stack structure, and the second part of the stack structure may have a relatively small width. Thus, a planar region of a portion of each of the common source regions electrically connected to the interconnect pins may be increased / maximized within a limited area due to the presence of the relatively narrow second portions of the stack structures, i. H. can be relatively large. Accordingly, the 3D semiconductor memory device according to the invention is improved / optimized to have a high reliability and a high integration density.